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Pannello fotovoltaico amorfo

Pannello fotovoltaico amorfo: caratteristiche e vantaggi

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Il pannello fotovoltaico amorfo è un tipo di pannello realizzato con un unico film sottile di silicio depositato al di sopra di una superficie vetrata. Scopri le caratteristiche

Esistono vari tipi di pannelli fotovoltaici: monocristallini, policristallini e in silicio amorfo. La scelta tra questi implica considerazioni sull’efficienza e la flessibilità: i monocristallini offrono massima efficienza grazie a cristalli singoli, i policristallini presentano una struttura più variegata, mentre i moduli in silicio amorfo sono flessibili ma con resa inferiore.

Il silicio amorfo, in particolare, può essere un’ottima soluzione per quelle zone in cui la forza della radiazione solare è attenuata da caratteristiche climatiche sfavorevoli. Per evitare di commettere errori nella scelta che potrebbero compromettere il rendimento dei pannelli fotovoltaici, puoi utilizzare il software fotovoltaico che ti guida nel dimensionamento dei pannelli e non solo.

pannello fotovoltaico amorfo

Pannello fotovoltaico amorfo – software Solarius-PV

Cosa sono i pannelli fotovoltaici amorfi

I pannelli fotovoltaici amorfi sono un tipo di tecnologia fotovoltaica che utilizza il silicio amorfo come materiale principale per la conversione della luce solare in energia elettrica.

Questo tipo di pannelli si differenzia dai tradizionali pannelli cristallini per la struttura e la composizione del materiale utilizzato.

Si distinguono per la loro colorazione omogenea, spesso nera o comunque scura e per le loro caratteristiche di versatilità e leggerezza.

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Pannello a film sottile

Pannello fotovoltaico amorfo: caratteristiche

Il silicio amorfo differisce dal silicio cristallino nelle caratteristiche strutturali e nelle proprietà elettroniche.

Ciò che caratterizza le celle a film sottile è l’applicazione di un sottile strato di materiale semiconduttore su un substrato di base (nella maggior parte vetro), attraverso processi di vaporizzazione, spruzzo o di tipo elettrolitico.

Sono caratterizzati da un basso costo di produzione e dunque di acquisto, con applicazioni soprattutto in ambito architettonico.

La tecnologia a film sottile permette, infatti, un notevole risparmio sul materiale in quanto lo spessore è di 1-2 μm contro i 200-250 μm delle celle cristalline. Ciò consente al pannello di beneficiare di maggior flessibilità e minor peso.

Le caratteristiche della tecnologia a film sottile permettono di ridurre il loro costo di produzione e di lavorazione rispetto a quelle del silicio cristallino. Infatti, le lavorazioni sono eseguite con laser, al fine di suddividere i pannelli in lastre più sottili e quindi produrre celle fotovoltaiche di dimensioni più piccole risparmiando sul quantitativo di materiale.

Pannelli fotovoltaici amorfi: come sono fatti

Il pannello fotovoltaico amorfo è costituito da una lastra di vetro trasparente rivestita, su un lato, da uno strato sottile di silicio amorfo trattato chimicamente con altre sostanze per aumentarne la conducibilità. In questo modo il vetro avrà un lato trasparente (rivolto verso il sole) e un lato opaco (costituito dalla lastra di silicio) dove vengono innestati dei fili di alluminio per il fissaggio del modulo.

Questi pannelli sono caratterizzati da uno spessore molto sottile (qualche millesimo di millimetro) e sono disponibili sia nella tradizionale struttura rigida, con telaio di rinforzo, sia in rotoli flessibili per impianti ad alta integrazione architettonica.

Pannelli fotovoltaici amorfi: materiali impiegati

I principali materiali impiegati per la realizzazione dei pannelli a film sottile sono:

  • silicio amorfo: in cui gli atomi non sono disposti in un reticolo cristallino regolare, ma in struttura disorganizzata. Questo lo distingue dal silicio cristallino che invece una struttura atomica organizzata. Il termine amorfo deriva dal greco e significa letteralmente privo di forma;
  • tellururo di cadmio (CdTe): sono quelli più economici e col più basso rendimento termodinamico. A maggio 2011, il Consiglio d’Europa ha confermato che non esiste alcun divieto di produzione o installazione di questi pannelli, allo scopo di rispettare gli obiettivi prefissati in termini di energie rinnovabili ed efficienza energetica; contestualmente, data la sua documentata tossicità, ha inserito il cadmio nella lista dei materiali vietati nelle produzioni elettriche o elettroniche;
  • solfuro di cadmio (CdS) microcristallino: presenta costi di produzione molto bassi in quanto la tecnologia impiegata per la sua produzione non richiede il raggiungimento delle temperature elevatissime necessarie invece alla fusione e purificazione del silicio. Esso viene applicato ad un supporto metallico per spray-coating, cioè viene spruzzato come fosse una vernice. Tra gli svantaggi legati alla produzione di questo genere di celle fotovoltaiche vi è la tossicità del cadmio ed il basso rendimento del dispositivo;
  • arseniuro di gallio (GaAs), una lega in grado di assicurare rendimenti elevatissimi, dovuti alla proprietà di avere un gap diretto, a differenza del silicio. Viene impiegata soprattutto per applicazioni militari o scientifiche avanzate, come missioni automatizzate di esplorazione planetaria o fotorivelatori particolarmente sensibili;
  • diseleniuro di indio rame (CIS): con opacità variabile dal 100% al 70% ottenuta mediante fori ricavati direttamente nel film;
  • diseleniuro di indio rame gallio (CIGS): è la più promettente tecnologia fotovoltaica composta da rame, indio, gallio e selenio. Questi quattro materiali rendono le potenziali prestazioni delle CIGS molto più alte di ogni altro film sottile. Il CIGS infatti, a parità di quantità di luce, produce più elettricità rispetto agli altri film sottili e perciò possiede un’alta efficienza di conversione, estremamente stabile nel tempo, questo significa che le prestazioni rimangono invariate per molti anni.

Differenza tra pannello fotovoltaico amorfo e cristallino

La principale variazione tra i pannelli fotovoltaici amorfi, monocristallini e policristallini risiede nell’efficienza, ossia il rapporto tra l’energia prodotta e la superficie occupata dai pannelli.

In particolare, i pannelli fotovoltaici più efficienti sono quelli che richiedono meno spazio per generare la stessa quantità di energia, a parità di irraggiamento solare, temperatura e altre condizioni esterne che influenzano il funzionamento dell’impianto.

Quindi:

  • i pannelli monocristallini si distinguono per un’efficienza superiore, con una percentuale che varia tra il 15 e il 20%, richiedendo approssimativamente 6 m2 per la produzione di 1 kW di potenza;
  • i pannelli fotovoltaici policristallini mostrano un’efficienza inferiore e richiedono una maggiore superficie: approssimativamente 8 m2 per la produzione di 1 kW di potenza;
  • i pannelli fotovoltaici amorfi hanno un’efficienza produttiva pari a circa il 6% ed hanno bisogno di una superficie di 11÷13 m2 per produrre 1 kW di potenza.

Considerando l’efficienza in diverse condizioni di temperatura:

  • i pannelli monocristallini sono più efficienti a basse temperature e superano in efficienza i moduli policristallini quando l’intensità solare è ridotta;
  • i pannelli policristallini, al contrario, producono di più a temperature elevate poiché sono più capaci di tollerare il calore;
  • i pannelli fotovoltaici amorfi hanno efficienze minori ma hanno il vantaggio di lavorare meglio in condizioni di alte temperature o luce diffusa.

Un’altra distinzione significativa riguarda il costo dei pannelli:

  • i pannelli monocristallini sono generalmente più costosi;
  • i pannelli policristallini sono più convenienti;
  • i pannelli a film sottile sono i più economici presenti sul mercato.

Altra distinzione riguarda la struttura:

  • i pannelli monocristallini sono di colore nero e presentano una struttura ordinata;
    i pannelli policristallini sono di colore blu variegato e mostrano una struttura più disordinata;
  • i pannelli fotovoltaici amorfi hanno una struttura assente per quanto riguarda le celle che le compongono ma, rispetto alle più tradizionali tecnologie, hanno una grande versatilità di impiego.

Pannello fotovoltaico amorfo: pro e contro

Il pannello fotovoltaico amorfo ha due principali vantaggi: prezzo contenuto di produzione e vasta gamma di applicazioni.

Tra i molti vantaggi apportati dall’uso del film sottile occorre menzionare anche:

  • la produzione diminuisce di misura inferiore con l’aumentare della temperatura. I pannelli al silicio a film sottile hanno difatti un notevole vantaggio nelle loro prestazioni energetiche effettive, dovuto innanzitutto ad un proprio coefficiente di “penalità” di temperatura che è inferiore di più del 50% di quello delle convenzionali celle al silicio cristallino. Con climi caldi, questo si traduce in una produzione che supera del 5-10% per watt installato quella del silicio cristallino;
  • si degrada immediatamente subito dopo la produzione e resta poi stabile nel tempo;
  • risente in misura minore delle zone d’ombra;
  • è meno sensibile all’inclinazione non ottimale, al contrario del cristallino, quindi è più adattabile alle superfici;
  • sfrutta meglio la luce diffusa e riflessa;
  • produce in misura maggiore con cielo nuvoloso;
  • la fabbricazione di un modulo a film sottile richiede meno processi delle convenzionali celle al silicio cristallino;
  • la tecnologia a film sottile impiega solo sostanze atossiche ed eco-compatibili.

Di contro, invece, vi è un minore rendimento energetico, una disponibilità ridotta a livello di mercato e la necessità di metrature maggiori per produrre la stessa energia che si otterrebbe con un’installazione in silicio cristallino.

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