Tipi di celle solari: monocristalline, policristalline, film sottile

Nelle regioni soleggiate del pianeta, dove l'alimentazione convenzionale è impossibile o impraticabile e l'installazione di una turbina eolica per qualche motivo non è adatta, è possibile utilizzare pannelli solari (batterie). I gruppi di pannelli solari ad alta potenza vengono installati sui tetti delle abitazioni private, nei giardini, sulle navi, sui lampioni. Le batterie solari portatili vengono utilizzate per caricare gadget e batterie durante i viaggi, per alimentare i walkie-talkie.

I pannelli solari sono affidabili, non hanno parti mobili, non sono soggetti a usura meccanica come le turbine eoliche, motivo per cui sono molto resistenti e possono servire in modo affidabile il loro proprietario per decenni. Diamo un'occhiata a cosa sono i pannelli solari, i loro tipi principali.

Celle solari monocristalline

I pannelli solari monocristallini hanno una tradizionale tonalità nera o blu scuro. Questi pannelli sono incorniciati da un telaio in alluminio e rivestiti con vetro antiurto.

Le celle solari monocristalline sono realizzate solo con silicio puro.Un fuso di silicio puro si solidifica lentamente a contatto con un seme, producendo così una colata monocristallina di silicio cilindrico di circa 20 cm di diametro e lunga fino a 2 metri.

Il lingotto risultante di silicio puro viene tagliato in lastre spesse circa 300 μm ciascuna. L'efficienza di tali elementi raggiunge il 19%, perché in questa multistruttura gli atomi sono disposti in modo tale da fornire agli elettroni una mobilità corrispondentemente maggiore, e le batterie da essi mostrano una maggiore efficienza energetica.

Le piastre sono dotate di elettrodi metallici sotto forma di griglie. Di solito, le singole celle delle batterie monocristalline hanno la forma di quadrati con angoli tagliati.

Questi elementi sono abbastanza efficienti, i progetti industriali mostrano un'efficienza reale nella regione del 16%, quindi elementi di questo tipo sono più costosi per 1 watt rispetto a quelli policristallini. La loro durata è molto lunga, può raggiungere i 50 anni.

Celle solari policristalline

Le celle solari policristalline blu brillante sono molto più economiche di quelle monocristalline. Gli elementi per loro non sono costituiti da un singolo cristallo di silicio, quindi gli atomi di silicio sono disposti qui in modo casuale.

Ora l'efficienza media di un pannello policristallino è dell'ordine del 13-15%. Tuttavia, a causa della sua ampia disponibilità, questo tipo di cella è molto comune tra i consumatori che desiderano accedere all'energia solare nel modo più economico possibile.

Il grande svantaggio degli elementi policristallini è che presentano un'estrema fragilità durante il trasporto. La loro durata massima è di 25 anni.Il processo di produzione industriale di elementi policristallini sta migliorando nel tempo, quindi c'è speranza che in futuro raggiungeranno il monocristallino in termini di efficienza.

Celle solari a film sottile

Celle solari a film sottile più economico da produrre rispetto al silicio monocristallino e policristallino. Si basano su film polimerici, silicio amorfo, alluminio, tellururo di cadmio e altri semiconduttori, che sono già utilizzati nella produzione di caricabatterie per gadget, sotto forma di piccole celle solari pieghevoli.

Le batterie di questo tipo occupano un'area 2,5 volte maggiore rispetto a quelle cristalline a parità di potenza, ma possono funzionare anche con tempo nuvoloso con luce diffusa durante il tempo nuvoloso e le batterie possono essere posizionate non solo sul tetto dell'edificio, ma anche su le sue mura. Pertanto, l'uso di batterie a film sottile è giustificato nella costruzione di centrali solari relativamente grandi, quando esiste l'area necessaria per il loro posizionamento.

Sono i pannelli a film sottile ad essere particolarmente apprezzati oggi nei sistemi operanti su scala industriale con inverter collegati alla rete che forniscono elettricità alla rete pubblica. Questi sistemi richiedono un controller ad alta tensione e un inverter speciale, che differisce da quelli domestici convenzionali che vengono utilizzati con le solite batterie monocristalline e policristalline.

Sebbene le celle solari a film sottile in silicio amorfo abbiano un'efficienza media del 7%, sono le più economiche in termini di costi di produzione di tutti i pannelli solari. Il tellururo di cadmio ha un'efficienza media dell'11% ed è leggermente più costoso delle batterie al silicio amorfo.Le celle solari a base di rame, indio, gallio e selenio sono le batterie a film sottile più efficienti, la loro efficienza raggiunge il 15%.

Guarda anche:Efficienza di celle e moduli solari