Efficienza energetica dei pannelli fotovoltaici

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Efficienza energetica dei pannelli fotovoltaici: si parla di rendimento solare tenendo presente solo le tecnologie attualmente in commercio.

E’ molto difficile parlare dell’efficienza dei pannelli fotovoltaici. A parità di irraggiamento solare a cui le celle sono esposte e a temperatura costante, la differenza di rendimento (o efficienza) è data dai materiali usati per la produzione delle celle solari.

Il rendimento efficienza di un modulo fotovoltaico è definito come il rapporto espresso in percentuale tra l’energia captata e trasformata in elettricità, rispetto all’energia totale incidente sulla superficie del modulo stesso. L’efficienza energetica dei pannelli fotovoltaici è un parametro che serve a stabilire le prestazioni e la qualità del modulo descritto.

L’efficienza dei pannelli fotovoltaici, anche definita come rendimento, è proporzionale al rapporto tra watt erogati e superficie occupata a parità di altre condizioni (irraggiamento, radiazione solare, temperature, spettro di luce solare, risposta spettrale…). Detto ciò, è naturale pensare che a parità di energia prodotta un pannello fotovoltaico più efficiente vada a occupare una superficie minore.

Il rendimento di un pannello fotovoltaico è strettamente correlato alla temperatura e ai materiali impiegati. Per esempio, rifacendoci alla temperatura di 25 °C di una cella solare, in base ai materiali impiegati si avranno diversi rendimenti e differenti perdite in relazione a un aumento di temperatura.

Le celle fotovoltaiche in Silicio cristallino mostrano una completa efficienza alla temperatura di 25 °C ma il rendimento scende dello 0,45% per ogni grado centigrado d’aumento della temperatura.

Le celle fotovoltaiche in Silicio monocristallino, con una buona irradiazione solare, raggiungono facilmente i 70°C, peccato che a questa temperatura la perdita del rendimento è di circa il 25%.

Le celle fotovoltaiche a subire meno gli effetti della temperatura sono quelle a giunzione multipla (GaAs, Ge, InGaAs…) che vedono perdite dello 0,05% per ogni grado centigrado d’aumento della temperatura.

Per altre informazioni sull’effetto della temperatura sulla resa di un impianto fotovoltaico vi rimando agli articoli:

Efficienza energetica e pannelli fotovoltaici, a che punto stiamo?

Tutto dipende dall’investimento economico che possiamo affrontare per la realizzazione dell’impianto solare. Più aumenta il rendimento dei pannelli solari e più il processo produttivo diventa complesso, così come anche i costi dei materiali e il prezzo finale.

Alcuni collettori a concentrazione per uso terrestre, sviluppati a partire dal modello aerospazionale, così come alcune celle a giunzione multipla, riescono a restituire un rendimento nominale che supera anche il 40%! Purtroppo i valori di efficienza energetica che riscontriamo nei pannelli solari comunemente commercializzati sono di gran lunga inferiore.

  • I moduli a eterogiunzione a alta efficienza raggiungono un rendimento da record pari al 25,6%.
  • I moduli solari con tecnologia al silicio monocristallino raggiungono efficienze medio del 21%.
  • I moduli solari con tecnologia al silicio policristallino offrono un rendimento medio del 16,7%.
  • I più datati moduli in silicio amorfo propongono un rendimento medio dell’8,5%.

Tra le eccellenze segnaliamo alcune tecnologie di consumo che raggiungono un rendimento pari al 25,6%. Il leader nella produzione di pannelli solari è la Panasonic che si sta affermando nel settore della tecnologia fotovoltaica definita “a eterogiunzione”. Si tratta di una soluzione ibrida che unisce le caratteristiche migliori del film sottile (capacità di produrre energia senza subire l’innalzamento della temperatura) e la buona efficienza di conversione dei moduli solari con tecnologia al silicio monocristallino. Con la tecnologia fotovoltaica a eterogiunzione si inizia a parlare di cella fotovoltaica ibrida, cioè che combina i vantaggi di diversi materiali semiconduttori. Pannelli fotovoltaici con moduli a eterogiunzione saranno commercializzati in Europa entro la fine del primo trimestre del 2016 dalla stessa Panasonic.

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Pubblicato da Anna De Simone il 24 ottobre 2015