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CELLA FOTOVOLTAICA Struttura di una cella fotovoltaica. L’elemento che sta alla base della tecnologia fotovoltaica è la cella che è costituita da un materiale semiconduttore, il silicio, di spessore estremamente ridotto (0.3 mm), che viene trattato mediante operazione di “drogaggio” che consiste nel trattare il silicio con atomi di fosforo e boro al fine di ottenere correnti elettriche stabili all’interno della cella. Realizzazione dei contatti elettrici metallici: allo strato di silicio vengono applicati mediante sistema serigraficodei contatti elettrici metallici (in argento o alluminio) che sono costituiti da una superficie continua sul fronte posteriore ed una griglia sul lato anteriore della cella. La loro funzione è quella di captare il maggior flusso elettrico possibile e convogliarlo all’esterno. Rivestimento antiriflettente costituito dalla deposizione di uno strato sottile di ossido di titanio per minimizzare la componente di radiazione solare riflessa. Testurizzazione: la superficie non èpiana, ma sagomata in minuscole piramidi al fine di aumentare la superficie utile per la captazione e favorire le riflessioni reciproche. Il parametro piùimportante della cella èil suo rendimento ηche rappresenta il rapporto tra la massima potenza Pmax [Wp] che si ottiene dalla cella e la potenza totale della radiazione incidente sulla superficie frontale. Il livello del rendimento diminuisce all’aumentare della temperatura delle celle, poichéla temperatura ostacola il passaggio degli elettroni nel semiconduttore.
Schema della struttura interna di una cella fotovoltaica al silicio monocristallino.
Tipologia di celle fotovoltaiche. Attualmente sul mercato le cellefotovoltaichehanno diverse dimensioni a seconda della loro tipologia. Celle a siliciomonocristallino: hanno un grado di maggior purezza del materiale e garantiscono le migliori prestazioni in termini di efficienza avendo il rendimento piùalto pari al 15%. Si presentano di colore blu scurissimo uniforme e hanno forma circolare o ottagonale, di dimensione dagli 8 ai 12 cm di diametro e 0.2 -0.3 mm di spessore. Celle a siliciopolicristallino: hanno una purezza minore condizione che comporta una minor efficienza ossia il loro rendimento si aggira tra l’11 e il 14%. Si presentano di un colore blu intenso cangiante dovuto alla loro strutturapolicristallina. Hanno forma quadrata o ottagonale e di spessore analogo al precedente tipo. Silicio amorfo: si tratta della deposizione di uno strato sottilissimo di silicio cristallino (1-2 micron) su superfici di altro materiale, ad esempio vetri o supporti plastici. In questo caso è improprio parlare di celle, in quanto possono essere ricoperte superfici anche consistenti in modo continuo. L’efficienza di questa tecnologia è sensibilmente più bassa, nell’ordine del 5-6.8% ed è soggetta a un decadimento consistente (-30%) delle proprie prestazioni nel primo mese di vita (effetto Stabler-Wronsky) che impone quindi un sovradimensionamento della superficie installata, in modo da consentire in fase di esercizio la produzione di energia elettrica preventivata in sede di progetto.
Silicio minerale cristallino
Lingotto di silicio minerale
Cella fotovoltaica policristallina 156 x 156
Cella fotovoltaica monocristallina 125 x 125