Fotovoltaico: la tecnologia applicata
La realizzazione di celle solari
L'elemento principale delle celle fotovoltaiche è il silicio, che dopo l'ossigeno è l'elemento più diffuso sulla terra. Per la produzione di celle fotovoltaiche il silicio deve essere purissimo, ed è proprio la purificazione il processo più impegnativo e dispendioso.
Successivamente vi sono due metodologie di lavorazioni:
- Dalle barre di silicio lavorato vengono tagliati dei dischetti molto fini che vengono successivamente lisciati, mediante levigatura e trattamento con acido.
- Il secondo metodo consiste nel ricoprire una piastra di vetro con atomi di silicio con tecniche di nebulizzazione catodica (silicio amorfo).
Un ulteriore processo prende il nome di 'drogatura'. Consiste nell'aggiunta programmata di impurità ai dischetti di silicio sotto forma di atomi estranei. Il dischetto "drogato" può già chiamarsi cella fotovoltaica, dato che in questo stato possiede le proprietà di semiconduttore e in principio può già funzionare.
Per raggiungere la potenza desiderata e per proteggere le celle dai fattori atmosferici (vento, neve, pioggia/ghiaccio, ecc.), esse vengono collegate elettricamente, inserite in un telaio metallico e protette da una lastra di vetro.
Tipologie di celle solari
A seconda del processo di produzione applicato, si distinguono le seguenti tecnologie:
- Celle monocristalline: vengono prodotte tagliando una barra monocristallina. Il vantaggio principale è un alto rendimento (fino al 16%). Questo tipo di celle è però molto costoso a causa del complicato processo di produzione. Le celle di tipo monocristallino sono caratterizzate usualmente da un'omogenea colorazione blu.
- Celle poli(multi-)cristalline: vengono colate in blocchi e poi tagliate a dischetti. Il rendimento è minore (10-12%), ma anche il prezzo. Questo tipo di celle è riconoscibile da un disegno ben distinguibile (a causa dei vari cristalli contenutivi).
- Celle amorfe: vengono prodotte mediante nebulizzazione catodica di atomi di silicio su una piastra di vetro. Questo tipo di cella ha il rendimento minore (ca. 4-8%), ma si adatta anche al caso di irradiamento diffuso (cielo coperto, ecc.). Le celle così prodotte sono riconoscibili da un caratteristico colore scuro, inoltre sono realizzabili in qualsiasi forma geometrica (forme circolari, ottagonali, irregolari, e persino convesse).
- radiazione solare incidente sul sito d'installazione variabile dalla latitudine;
- orientamento ed inclinazione della superficie dei moduli FV per impianti fissi o sistema ad inseguimento mono bi-assiale per impianti ad inseguimento solare;
- assenza e/o presenza di ombreggiamenti;
- qualità dei materiali di realizzazione e il corretto dimensionamento dell'impianto in base alle specifiche necessità del privato o dell'azienda.
La tecnologia fotovoltaica è fortemente affidabile e consente un notevole risparmio d'energia e una considerevole riduzione d'emissione di anidride carbonica.
La produzione elettrica annua di un impianto fotovoltaico dipende da diversi fattori:
