Cos'è il fotovoltaico

Fotovoltaico è una parola composta da due termini: foto e voltaico. Il termine foto deriva dal greco photòs e vuol dire luce. La parola voltaico sta ad indicare l’energia elettrica (dall’ unità di misura Volt). Per cui ne deriviamo facilmente che fotovoltaico non vuol dire altro che energia elettrica prodotta tramite la luce.

La tecnologia fotovoltaica (FV) infatti sfrutta il cosiddetto effetto fotovoltaico che è basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori (fra cui il silicio) che, opportunamente trattati, se colpiti dalla radiazione solare, sono in grado di generare elettricità, senza quindi l'uso di alcun combustibile.

Il dispositivo più elementare capace di operare una tale conversione è la cella fotovoltaica che è in grado di erogare tipicamente 1÷1,5W di potenza quando è investita da una radiazione di 1000 W/m² (condizioni standard di irraggiamento). E’ costituita nella maggioranza dei casi da una lamina di silicio, un materiale semiconduttore altamente presente in natura. Il silicio è infatti il secondo materiale presente sul pianeta dopo l’ossigeno ed è caratteristico di molte rocce, non è affatto tossico ed è di facile lavorazione, infatti la sua peculiarità è che può essere lavorato sino ad assumere la forma di un cristallo duro.

Scomponiamo ora la cella fotovoltaica e analizziamone al dettaglio le parti componenti...

1. Nella parte superiore della cella troviamo una griglia metallica che ha il compito di catturare l’energia imprigionata dalla lamina in silicio. (foto)
2. Subito sotto troviamo uno strato di materiale antiriflettente che ha il compito di limitare la dispersione di radiazioni dovuta alla riflessione sulla superficie della cella.
3. Dopo tale materiale antiriflettente troviamo la lamina in silicio
4. Nella parte posteriore della cella troviamo infine una metallizzazione uniforme atta a permettere il passaggio di corrente.

Più celle assemblate e collegate in serie tra loro in un'unica struttura formano il modulo fotovoltaico, il quale costituisce l’unità fondamentale di un impianto fotovoltaico.

Vediamo ora da vicino come è costituito un modulo in silicio cristallino:

1. I pannelli comunemente usati, sono inseriti in una cornice in alluminio (in commercio si trovano anche quelli senza). Quelli con cornice in alluminio sono forniti di sigillante che funge anche da fermavetro.
2. Sulla parte anteriore del pannello troviamo il vetro che ha lo scopo di proteggere le celle fotovoltaiche da agenti esterni e garantire la massima trasparenza alle radiazioni solari.
3. Successivamente troviamo l’E.V.A. ovvero dell’acetato viniletilenico, un materiale dielettrico in grado di garantire un contatto tra la cella ed il vetro eliminando gli interstizi ed isolando elettricamente la parte.
4. Subito sotto troviamo le celle fotovoltaiche debitamente congiunte tra loro elettricamente con collegamenti a nastro. I numeri standard di celle presenti in un pannello fotovoltaico comune sono 32, 64, 72 oppure 96.
5. Quindi una lastra isolante in acetato di vinile.
6. Infine troviamo il Tedlar che è un film-UV resistente di polivinile/fluoruro (PVF).
   Attraverso il fluoro contenuto avviene un legame chimico più forte dei polimeri normali, che porta ad un significativo miglioramento della resistenza. Questo Tedlar è resistente alla luce solare, ai solventi, agli acidi, all’umidità e all’ossidazione.
7. Nella parte posteriore del pannello, ormai completo in tutta la sua struttura, viene posizionata una scatola (scatola di giunzione) per i collegamenti elettrici finali dalla quale si diramano appunto le due polarità del modulo.

Per essere standard ed allineato con le normative che regolano il settore il pannello fotovoltaico deve presentare nella sua parte posteriore, il certificato di garanzia ovvero l’attestazione che garantisce che tale pannello è privo di difetti di fabbricazione e ne definisce le caratteristiche elettriche fisiche (flashtest).

La tensione ai morsetti di un modulo fotovoltaico è determinata dal numero di celle collegate in serie (dalla somma delle tensioni delle singole celle) mentre la corrente è determinata dalla corrente che eroga la singola cella. La potenza dei moduli sarà determinata dalla Tensione x Corrente (Volts x Ampere = Watt). Un insieme di moduli, connessi elettricamente tra loro, costituisce il campo FV che, insieme ad altri componenti meccanici, elettrici ed elettronici, consente di realizzare un sistema FV.