Le cell e sol ari i n s i licio cri stallin o s on o l e più di ffus e m a la cres cit a esp on enzi ale d el fot ovolt ai co, i nsi em e alla n eces sit à di ri du rn e i co sti, ha d et ermi n ato l a n eces sit à di svil upp are nuo ve t ecnol o gi e per rend ere dispo nibil i p ro dotti a prezzi comp eti tivi.
Il pri ncipio ch e div ide qu est a s econd a gen erazi on e dal la p recedente è pro pri o q uella di abb ass are i cos ti, i n p art icol are qu elli di p rod uzion e. Qu esto l o si otti en e sfrutt an do t ecnolo gi e che p erm etto no di aum ent are i volumi di p ro duzion e ott en ibili , in t ermi ni di m et ri qu ad ri di modul o p er minuto , e l e pi ccol e qu anti tà d i mat erial e att ivo ut ilizzat o: gli st rat i ass orbito ri, in fat ti, p resent ano sp ess ori in ferio ri al mi cron.
Qu esto fa sì ch e si usino proces si di p u rificazion e d el m at eriale, d all e impu rezze, m en o cos tosi.
Altre carat terist iche a favo re di q ues ta ti pol o gi a s ono la mi no re dip end enz a d all a temperatu ra, risp ett o a q u elli di prim a gen erazio ne, dell ’effi ci enza, d all a com pon ente di l u ce diffu sa s e m arcat a e d ai bassi livel li di i rradi azio n e s olare.
Qu esto imp lica che an ch e in gio rn at e nu volos e l’effici enz a s ubis ce u na diminuzi on e p resso ché minim a.
L’i dea che st a all a bas e dell a t ecnolo gi a a film sott ile è qu ell a di impiegare sub strati di bas so costo , co sì da ri du rre i co sti di pro duzio ne, insi eme a q u antit à minim e di u n o pp o rtun o semi cond utto re co n u n a sup eri ore cap acit à di asso rbi mento del la radi azion e s ol are ris pet to a quella d el s ili cio cris talli no.
È dimost rato ch e la pien a comp etiti vit à di una t ecnol o gi a fotovo ltaica risp ett o all e t ecnol o gi e trad izion ali si realizza sol o a front e di u n cost o di p rod uzion e dei mo duli ch e deve ess ere inferio re a 1 €/Wp.
I più el ev ati t as si di pro duzion e, in t erm ini di m et ri qu ad ri d i moduli al minuto risp ett o all a t ecnol o gi a di p rim a gen erazio ne, insi em e all e ri dott e quantit à di m ateri al e attiv o necess arie, s ono fatt ori ch e impl i cano b uon e pot enzialità di ri duzi one d ei co sti.
71 Tutt avi a, l’obb iett iv o di lun go termi ne d el co sto del foto volt ai co post o a 0.5 €/Wp pot rebb e anch e no n ess ere m ai raggiunt o co n l e t ecno lo gi e a film sottil e.
In fat ti, l ’ins iem e d i quest e carat terist i ch e no n b ast a a conferire ai pan nelli di seco n da gen erazion e u n buo n su ccesso indus tri al e, prin ci pal mente p erché ci so no num erosi dub bi ri guard o l a p ossibi lit à di sost en ere il mercato con tecn olo gie b as at e su mat eriali mo lto cos tosi com e l ’ Ind o, amp iament e utilizzat o n el l’in dust ri a d ell ’el ett roni ca, o s u mat eri ali qu ale i l Telluri o di C admio ch e impiega Tel lu rio, s cars am ent e dispo nibil e, ed il C admio, tos sico.
Se p oi p ren diam o i n consi d erazion e le cell e s ol ari a fi lm sottil e di silici o, ess end o qu este l e più di ffus e ed effi ci enti t ra le t ecno lo gi e di secon da gen erazio n e, pos siam o an ch e oss erv are ch e so ffrono di un fenom en o di d egrado indo tto dall’i llumi n azion e.
I fil m sottil i di s ilici o ch e attu alm ente v en gon o utilizz ati p er la fabb ri cazio ne di celle sol ari p oss ono av ere u n st ru ttu ra amo rfa o micro cri st allin a.
Nel la su a fo rm a am orfa è un m ateri al e con un alto grad o d i dis ord in e strut tu ral e: l a strutt ura atomi ca no n p resent a l ’o rdi n e a lun ga d ist anza ch e caratt erizza i material i cri stallini e p olicrist all ini.
Negli anni l e cell e d i tipo amorfo hanno raggiu nto effi ci enz e maggio ri al 10% m a l’effi ci enz a stabil e ris ult a es sere mi no re risp ett o a qu ell a ottenut a inizi alm ent e poi ch é t ali cel le ris ultano s o ggett e al fenom eno del degrado in dotto d all ’illumin azio ne (effett o Staebler-Wro nski ).
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Tal e feno meno cau s a, n ell e p rim e centi n ai a di o re d i funzi on am ento d el dispo sitiv o, un a n on trascurab ile riduzio n e d ell ’effi ci enza.
Il film s ottil e nel l a fo rma di sili cio micro crist allin o p resent a un a maggio re s tabilit à quando es post o all a radi azio ne s ol are risp etto al silici o amo rfo.
Qu esto sp eci fico ti p o di p ann ell o s ol are, si prest a ad ess ere ad agi ato dirett am ent e sull a s uperfi cie d i int eress e (Figu ra 6. 1.1 -4 ), senza u n a strut tu ra po rt ant e, an ch e s u s up erfi ci l egg erm ente curve.
In po ch e p arol e, un vet ro tras parent e s peci ale viene riv esti to su di un lato , co n vari p ass aggi, di sili cio all o stato amo rfo e d i vari alt ri pro dotti , al fin e di creare un otti mo livel lo di imp ermeabilit à e di isol amento el ett ri co.
Il l at o t rasp arente è qu ello ch e si esp orrà al So le, m ent re s ullo strat o opaco so no fis sat i d ei pro fili di al lumin i o p er il fis saggio all a st ru ttu ra. Dal lo st ess o lat o partono i du e fili che p ort ano l a corrent e gen erat a d al pan nello sol are all 'i mpianto.
La t ens ion e p rod ott a da o gni sin gol o mo dulo foto volt ai co è d i circa 24 - 40 Volt e, un a volt a coll egati in parall elo tra di lo ro, l e v arie co rren ti si somm ano e v en gono con vo gliat e all e b att eri e, pass and o p er u n regol ato re di corrent e di cui si app ro fo ndi rà in s egu ito.
Il rendim ento di qu esti p an nel li fot ovolt ai ci v a d al 6 al 1 0 % ci rca, m a, nei p rimi du e mesi d i vita, il ren dim ento diminui sce d i qu asi i l 20 %, per poi rim an ere stabil e, con un d egrad o d elle prest azio ni ch e dev e es sere garantito , e non dev e s up erare il 20% nei pri mi 2 0 an ni di funzio n amento .
In o gni caso, l a p ot enz a d ei mod uli l a si cal col a p rop rio consid erando immed iat am ent e la p erdit a in izial e del 2 0 %.
Quin di, du rant e i pri mi mesi di vit a, l a res a di un p ann ell o v end uto con pot enza di 40 W , in realtà è di [ ] 48 W , fino a stabilizzarsi effettivamente [ ] sui 40 W [ ] dopo i primi mesi d i fu nzi onamento.
73 Per con clu dere l e co nsid erazio ni fatte, p ossi amo di re che, d a un punt o d i vist a di costo di p ro duzion e, il p ann ello foto volt ai co i n sili ci o amo rfo è quello che s i difen d e meglio , in qu ant o, neces sit and o di un quantit ativ o abb ast anza b asso di energi a p er ess ere pro dott o, ri es ce a restit uire in pochi anni qu ell a che è st at a s pes a per pro du rlo, e arri v a a gen erarn e fino a 1 0-1 2 v olt e d i più, n ell 'arco del la s ua vit a.
Qu esto è un d at o molto imp ort ante d a un punt o di vist a prett am ent e 'ecol o gi co ', in qu an to spesso si ris chi a di prod urre e uti l izzare dei pro dotti ch e hanno consum at o più energi a per v eni re p ro dotti , di quant a ne ri es cano a resti tui re, fatto re imp ort an t e d i cui t enere cont o.
Il rov es cio del la m edaglia è ch e, pu rtrop po, av end o un b asso rendim ent o risp ett o agl i alt ri mo delli d i pann elli foto volt aici, o ccorre inst all arne u n num ero abb ast anz a elev ato .
Qu esto , o vvi am ent e, no n p regiu dica i l dis co rso di cos to en ergeti co app en a fatto , m a dis pon end o d i un a sup erfi ci e util e abb ast an za rist rett a, com e n el no stro cas o, il p robl em a è ril evan te e, di fatto , è il motivo p er cui no n and remo a scegli ere qu est o ti po d i tecn olo gia.
Ad o gni mod o, a parità di condizi oni, il risp armio econ omi co è assi cu rato , visto ch e in prati ca il cost o per o gn i Watt p rod u cibil e con questa t ecn olo gi a è del 2 5-40 % inferio re ris pet to alle alt re tecnol o gi e foto volt ai ch e.
Un alt ro v ant aggio molto im po rtant e d ei moduli a s ili cio am orfo è l egato al fatto ch e, du rant e le gio rn at e nuv olos e, ombreggiat e, o n ell e ore s eral i e mattuti ne, si ott en gon o d ei ren dim en ti sup eriori anche dell '8 -15 % risp ett o all e t ecnol o gie m ono e po li-crist alline.
Se ne dedu ce q uin di ch e i p ann elli solari a sili cio am orfo so no parti col arment e in di cati p er l e zon e d ov e sp ess o c'è l a p res en za di nu vol e o ostaco li fis ici ch e gen eran o omb re ch e, in gen eral e, n on rispecchi a l a nost ra con dizion e ti pica, ess end o l a barca p osizion at a in m are in luo ghi caldi e sol eggiat i.
I p an nel li foto volt ai ci p er im pianti stand -al on e (cio è p er ut enze is ol ate) lav oran o a t en sion i b ass e ( ci rca 1 2 o 2 4 Volt ) p erché le b att erie norm alm en te lavo ran o su tali t ens ioni .
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Qu esti accorgim enti tecni ci aum ent an o la res a gen erale di un impi an to solare a m odul i fot ovolt ai ci i n si lici o amo rfo, ris p etto agl i impi anti solari a pann elli fotovo ltaici mo no cri stalli ni o multi cris talli ni, ma occo rre tenere p res ent e ch e no rm almente il rendim en to d el pann ello foto volt ai co in si licio amo rfo dimi nuis ce d i ci rca l '1 % o gni ann o, ment re il rendim ento del p ann ello fotov ol tai co i n sili ci o mon o cri st allin o o multi crist alli no ri man e co stant e an ch e per 2 5 ann i.
L'attacco d ei v ari m oduli all a sup erfi ci e di int eress e avvi en e grazie a dei pro fili in all umini o pres enti in o gni cas o sul retro d ei mod uli : di fatto la co rni ce in all umini o è uti le qu asi uni cam ent e p er est eti ca e m iglio rare l a man eggevol ezza dei vari m odul i.