Cos'è un pannello solare e come funziona?

Avete intenzione di installare un impianto a energia solare? In tal caso, potreste voler saperne di più sul pannello solare, o sul dispositivo che gestisce gli impianti fotovoltaici, come vengono anche chiamati gli impianti solari. Per questo abbiamo preparato questa guida completa sul funzionamento dei pannelli solari e sui loro diversi tipi. Quindi, iniziamo subito con il significato di pannello solare.

Che cos'è un pannello solare?

Il pannello solare è un dispositivo fotovoltaico di superficie e in grado di generare una tensione e corrente elettrica utilizzando i raggi del sole. Spesso lo si vede adornare i tetti delle case, delle aziende o posizionato vicino al terreno nelle fattorie solari.

Quando i pannelli solari sono collegati tra loro in un sistema fotovoltaico, vengono comunemente chiamati "campi solari" e sono collegati in un'unica struttura. serie o parallelo. Nella maggior parte dei casi, un array viene utilizzato per alimentare la casa o l'azienda. I pannelli singoli, invece, sono tipicamente utilizzati per far funzionare dispositivi singoli e a bassa potenza.

Di cosa sono fatti i pannelli solari?

Le parti principali di un pannello solare sono: la parte superiore in vetro temperato, l'incapsulamento, lo strato di celle solari, il telaio, la lastra posteriore, il telaio e la scatola di giunzione. Ecco ulteriori informazioni su di loro.

  • Piano in vetro: Questo componente è costituito da un vetro resistente e da uno strato antiriflesso. Fornisce protezione e riduce al tempo stesso i riflessi.
  • Incapsulamento: uno strato di protezione, solitamente in plastica, che scherma le celle che generano energia.
  • Celle solari: è qui che avviene la generazione di energia elettrica.
  • Foglio posteriore: il foglio posteriore del pannello solare offre protezione e isolamento elettrico.
  • Telaio: Realizzato in alluminio per renderlo leggero, il telaio dei pannelli solari è destinato a offrire la forza strutturale di cui ha bisogno per rimanere unito.
  • Scatola di giunzione: contiene i connettori e i cablaggi che aiutano a collegare il pannello ad altri pannelli e circuiti.

Tipi di pannelli solari
Tipi di pannelli solari
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Tipi di pannelli solari

I produttori di pannelli solari utilizzano diverse tecnologie per realizzare il dispositivo. Questo dà origine a diversi tipi di pannelli con caratteristiche diverse. I tipi di pannello solare che si possono ottenere oggi sono i seguenti: pannello solare monocristallino, pannello solare policristallino, pannello solare a film sottile e pannello solare PERC.

Pannello monocristallino

Il pannello solare monocristallino è così chiamato per l'utilizzo di un singolo elemento, silicio puro cristalli nelle sue celle di generazione di energia. Per questo motivo, questi tipi di pannelli solari sono caratterizzati da un colore nero o scuro e da celle ottagonali.

Il pannello monocristallino è il più semplice di tutti i tipi di pannelli solari. È anche abbastanza efficiente, in quanto converte più luce solare in energia rispetto al tipo policristallino descritto di seguito. Tuttavia, rappresenta una sfida maggiore per la produzione e costa di più.

Pannello policristallino

Il pannello solare policristallino, come dice il nome stesso, presenta molti cristalli di silicio in una singola cella. Sebbene siano più facili da produrre, questi tipi di pannelli fotovoltaici sono meno efficienti, ovvero convertono meno luce solare in elettricità rispetto al tipo monocristallino.

Il pannello solare policristallino è anche meno costoso, dato che è più facile da produrre. In termini di applicazione, si adatta a situazioni meno impegnative, in cui l'economicità è più interessante di una maggiore efficienza di generazione di energia. I pannelli policristallini si riconoscono per il loro caratteristico colore blu.

Pannello a film sottile

Il pannello solare a film sottile è realizzato depositando uno strato (o più strati) di un materiale fotovoltaico su una superficie. La superficie può essere di vetro, plastica o metallo. D'altra parte, per lo strato fotosensibile possono essere utilizzati materiali diversi, dando origine a diversi sottotipi di pannello, tra cui:

  • Pannello solare in silicio amorfo
  • Pannelli solari al tellururo di cadmio
  • Seleniuro di rame indio gallio

Rispetto ai tipi mono e policristallino, il pannello a film sottile è l'opzione meno efficiente. Come si può intuire, è anche il più conveniente. Oltre a essere leggero e disponibile come pannello flessibile da utilizzare in applicazioni uniche.

Pannello PERC

PERC significa Passivated Emitter and Rear Cell (emettitore passivato e cella posteriore). Questi tipi di pannelli solari sono caratterizzati da uno strato sottostante, o sul lato posteriore, che li fa chiamare anche "celle posteriori". Questo strato serve a riflettere la quantità di luce che altrimenti passerebbe attraverso un pannello tipico.

Grazie allo strato posteriore aggiunto, il pannello solare PERC è più efficiente. Normalmente, lo strato riflettente viene aggiunto al pannello monocristallino, aumentandone l'efficienza di generazione di energia a livelli ancora più elevati. Questo tipo di pannelli è utilizzato soprattutto nei sistemi commerciali di generazione di energia.

Come funziona un pannello solare
Come funziona un pannello solare
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Come funzionano i pannelli solari?

Il funzionamento dei pannelli solari si basa in genere sul principio di fotoeccitazione. In questo caso, i pacchetti di energia luminosa (chiamati fotoni) eccitano e spostano gli elettroni dagli atomi di un materiale. In un pannello solare, questo provoca il passaggio di una corrente elettrica. La maggior parte dei pannelli odierni è costruita con il silicio, quindi questo è il materiale che illustra bene il funzionamento dei pannelli solari.

  • Un tipico pannello solare è costituito da singole unità di generazione di energia (chiamate celle) collegate tra loro. Ogni cella è composta da due sottili strati di silicio.
  • Uno strato (che costituisce la parte superiore) è costituito da un Tipo P semiconduttore ottenuto mediante drogaggio con fosforo.
  • L'altro lato è quello drogato con boro per renderlo carente di elettroni e denominato Tipo N semiconduttore.
  • Lo strato P ha un eccesso di elettroni, il che lo rende carico negativamente.
  • Lo strato N contiene spazi vuoti per gli elettroni. Questi sono chiamati buchi.
  • Quando vengono uniti, i due strati formano la cosiddetta giunzione PN.
  • Questa giunzione crea un campo elettrico che permette agli elettroni di fluire solo in una direzione.

Lavorare passo dopo passo

Vediamo ora come funziona un pannello solare, passo dopo passo. Questo vi darà un'idea di cosa succede da quando il sole illumina il pannello a quando il vostro carico elettrico si accende.

  • Quando la luce del sole colpisce la superficie del pannello solare, fa fuoriuscire gli elettroni dagli atomi di silicio.
  • Gli elettroni abbattuti sono ora liberi di muoversi.
  • Tuttavia, a causa del campo elettrico presente nella giunzione PN, questi elettroni non possono attraversare gli strati di silicio.
  • Quando un circuito esterno viene collegato al pannello (carico), gli elettroni liberi possono ora trovare un percorso in cui fluire.
  • Gli elettroni scorreranno quindi attraverso il carico grazie a diversi conduttori posti in corrispondenza di ciascuna cella.
  • Questo crea la cosiddetta corrente elettrica

Il pannello solare funziona producendo la cosiddetta corrente continua. Questa può essere utilizzata solo da alcuni dispositivi. Per renderla più utilizzabile, la corrente viene trasformata in CA o corrente alternata. Ciò richiede l'uso di un dispositivo noto come inverter solare.

Come funzionano i pannelli solari di notte?

I pannelli solari possono funzionare di notte? Vediamo. Di notte il sole non splende. Poiché i pannelli dipendono dall'energia luminosa per funzionare, significa che non vengono rilasciati elettroni e che non scorre elettricità nel circuito esterno. In questo momento, il pannello non può alimentare il carico o caricare un sistema di accumulo.

Si noti che la quantità di elettricità prodotta dai pannelli solari è direttamente proporzionale alla quantità di luce che cade sulle celle. Al crepuscolo, questa quantità diminuisce notevolmente fino alle prime ore del mattino, quando la produzione aumenta gradualmente.

Pannelli solari per la casa
Pannelli solari per la casa
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Utilizzi dei pannelli solari

Grazie alla capacità di produrre corrente dalla luce solare, i pannelli solari possono essere utilizzati per alimentare praticamente tutto ciò che utilizza l'elettricità, a condizione che la quantità di energia generata dal pannello rientri nel consumo di energia del dispositivo in questione. Gli usi tipici di un pannello solare sono i seguenti.

  • Nelle case, i pannelli solari sono utilizzati per alimentare qualsiasi cosa, dalle luci agli elettrodomestici da cucina, dai sistemi HVAC a qualsiasi tipo di dispositivo elettrico.
  • Le aziende possono anche installare pannelli di generazione di energia solare per alimentare vari carichi.
  • I grandi parchi solari utilizzano pannelli di grandi dimensioni per generare elettricità da distribuire ai clienti.
  • I pannelli solari vengono oggi utilizzati per fornire energia alle stazioni di ricarica dei veicoli elettrici.
  • Alcuni prodotti elettronici sono dotati di mini-pannelli solari che li alimentano. Si tratta di calcolatrici, radio e così via.
  • I pannelli solari sono normalmente installati sui veicoli spaziali per aiutare a generare elettricità mentre si è nello spazio.

Conclusione

Il pannello solare, chiamato anche modulo fotovoltaico, è un dispositivo molto diffuso nel mondo moderno. Permette di generare energia pulita, oltre a fornire un modo meno costoso di produrre energia. Con l'evoluzione del mondo verso fonti di energia elettrica più ecologiche, i pannelli solari stanno diventando sempre più popolari e vengono utilizzati sia nelle case che nelle aziende.

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