Come funzionano i pannelli solari? (2023)

La maggior parte dei proprietari di case inizia la ricerca di pannelli solari acquistando le migliori aziende solari o le migliori attrezzature. Tuttavia, è altrettanto importante sapere come funzionano i pannelli solari in modo da poter comprendere i piccoli dettagli del processo. Noi del Guides Home Team abbiamo creato questa guida per darti una migliore comprensione del sistema in cui stai per investire.

Un pannello solare, o pannello fotovoltaico (PV), converte l'energia del sole in elettricità. Sono comunemente composti da vetro, fili e silicio e montati sul tetto o a terra. Le installazioni solari richiedono un gran numero di pannelli per alimentare correttamente la tua casa. La configurazione dei pannelli solari, nota come pannello solare, dipende dal fabbisogno energetico della tua casa e dallo spazio disponibile sul tetto.

I pannelli solari funzionano meglio nelle giornate senza nuvole con ampia esposizione al sole. Le prestazioni possono essere ostacolate dalle ombre che coprono i pannelli, dalle giornate nuvolose o dalla notte. I pannelli funzionano ancora, ma la loro capacità di catturare la luce solare è ridotta.

L’effetto fotovoltaico è fondamentale per il modo in cui la tecnologia solare genera energia. Questo processo inizia quando le particelle di luce solare, note come fotoni, allontanano gli elettroni dagli atomi. L'elettricità viene creata una volta che questi elettroni vengono messi in movimento. I pannelli solari catturano queste cariche elettriche e le convertono in elettricità per alimentare la tua casa.

Ogni pannello contiene diverse celle fotovoltaiche (celle FV) interconnesse realizzate per catturare la luce solare. Queste celle fotovoltaiche sono piccole, circa 6 pollici di lunghezza e 6 pollici di larghezza. Un pannello solare contiene tra 32 e 48 celle fotovoltaiche, ma varia in base alle dimensioni del pannello e alla potenza prevista. Ogni cella utilizza materiale semiconduttore non metallico per assorbire la luce solare. I tradizionali pannelli solari fotovoltaici utilizzano il silicio, uno degli elementi più abbondanti sulla Terra.

Tuttavia, il silicio da solo non è un ottimo conduttore. I produttori di energia solare utilizzano un processo chiamato "doping" per migliorarne la conduttività. Ciò comporta l'aggiunta di impurità che creano legami con il silicio per migliorare la carica elettrica. Il boro viene aggiunto per creare una carica positiva mentre il fosforo crea una carica negativa. Due strati di silicio sono posti uno sopra l'altro, ciascuno trattato con uno di questi elementi. Quando riuniti, creano un campo elettrico. Ai lati delle celle solari in silicio vengono aggiunte piastre metalliche per aiutare a spingere l'elettrone attraverso il cablaggio e nella tua casa.

La maggior parte dei sistemi di pannelli solari utilizza pannelli in silicio cristallino, alcuni dei migliori pannelli solari per installazioni residenziali. I pannelli fotovoltaici sono disponibili in due opzioni: monocristallino e policristallino. I pannelli solari a film sottile sono un’alternativa più economica ai pannelli convenzionali e utilizzano strati sottili di materiali fotovoltaici. Il loro processo di fabbricazione e composizione è diverso dai pannelli tradizionali.

I pannelli monocristallini (mono) utilizzano una forma pura di silicio monocristallino. Questo processo è più costoso e richiede molto tempo, ma comporta una maggiore produzione di energia. I pannelli policristallini sono realizzati con più frammenti di silicio, rendendo la produzione più economica. Questi frammenti, però, creano delle imperfezioni, diminuendo l'efficienza dei pannelli. I pannelli a film sottile sono i più economici da produrre perché utilizzano materiali fotovoltaici sottili invece del silicio, ma hanno la produzione di energia più bassa.

L’efficienza misura la quantità di luce solare che un pannello può assorbire e convertire in elettricità. Ad esempio, i pannelli solari con un rendimento del 16% possono assorbire il 16% dei raggi solari e convertirli in energia. Secondo il National Renewable Energy Laboratory (NREL), la maggior parte dei pannelli solari ha un rendimento compreso tra il 16% e il 22%, con una media del 19,2%.

Il silicio puro utilizzato nei monopannelli non presenta difetti superficiali, pertanto questi pannelli hanno i livelli di efficienza più elevati, in genere compresi tra il 17% e il 23%. I pannelli in poliestere hanno una valutazione inferiore tra il 13% e il 16%. I pannelli a film sottile hanno i valori di efficienza più bassi, con intervalli compresi tra il 7% e l'11%.