MODULI FOTOVOLTAICI A FILM SOTTILE
Modulo fotovoltaico a film sottile:
Tipi di materiale:
I moduli fotovoltaici a film sottile si differenziano dai moduli a struttura cristallina in silicio sia per il tipo di supporto sul quale viene depositato il materiale semiconduttore, sia per il tipo di materiale semiconduttore depositato sul film. In particolare, il supporto del semiconduttore puo' essere in materiale plastico oppure in materiale vetroso. Tale aspetto permette la realizzazione di questo tipo di pannelli solari oltre che nella tradizionale struttura rigida, come nel caso dei pannelli solari fotovoltaici in silicio monocristallino e policristallino, anche in rotoli flessibili adatti, in particolar modo, a superfici di forma non regolare.
Il tipo di materiale semiconduttore che viene depositato sul film puo' essere:
Silicio amorfo (a-Si) - con questa tecnologia vengono utilizzate esigue quantita' di silicio.
Tellururo di Cadmio (CdTe) - i pannelli solari a film sottile realizzati con questo tipo di materiale sono i piu' economici e presentano il piu' basso rendimento termodinamico. Nel 2011, il Consiglio d'Europa, a causa della documentata tossicita' del cadmio, ha inserito questo elemento nella lista dei materiali vietati nelle produzioni elettriche ed elettroniche. Dal 2013 e' partito il divieto di utilizzo nella produzione di celle fotovoltaiche.
Seleniuro di Rame, Indio e Gallio (CIGS) - gli elementi “Rame, Indio, Gallio e Selenio” rendono le prestazioni dei moduli CIGS molto piu' alte di quelle relative ad ogni altra tipologia di modulo a film sottile. Infatti, a parita' di quantita' di luce, i moduli CIGS sono quelli che producono la maggior quantita' di elettricita', garantendo cosi' un'alta "efficienza di conversione", estremamente stabile nel tempo. Le celle con tecnologia CIGS oggi vengono poste sul mercato con una garanzia di 25 anni.
Arseniuro di Gallio (GaAs) - questo materiale semiconduttore e' assai versatile e costoso, con un alto livello di efficienza, pari a 28,8% per ogni cella fotovoltaica. Un'efficienza cosi' elevata rende l'Arseniuro di Gallio un materiale adatto per lo piu' nel settore militare e spaziale.
Moduli fotovoltaici a film sottile in silicio amorfo
In un pannello solare fotovoltaico, il tipo di materiale semiconduttore utilizzato incide non solo sul rendimento energetico, ma anche sui costi di produzione e sulla struttura interna del pannello. A tal proposito c'e' da sottolineare come la tecnologia dei pannelli solari fotovoltaici con strutture cristalline si differenzi dalla tecnologia dei pannelli solari fotovoltaici a film sottile soprattutto per il fatto che, in quest'ultimo caso, il prodotto finale consiste in un pannello monolitico. Questo sta a significare che, all'interno di uno stesso pannello, non e' necessario aggregare piu' celle fotovoltaiche. In particolare, nel caso dei pannelli solari fotovoltaici a film sottile in silicio amorfo e' addiruttura improprio parlare di celle fotovoltaiche; infatti, il silicio viene depositato uniformemente ed in piccolissime quantita' sulle superfici di supporto plastiche o di vetro, formando cosi' un unico film sottile dello spessore di qualche millesimo di millimetro.
Pannello solare fotovoltaico a film sottile in silicio amorfo:
Le principali caratteristiche, i vantaggi e gli svantaggi riguardanti i moduli fotovoltaici a film sottile in silicio amorfo sono:
rendimenti elettrici inferiori rispetto ai moduli fotovoltaici cristallini; il valore e' compreso tra il 6% ed il 10% ed e' da attribuire al particolare processo produttivo con cui sono realizzati;
colorazione omogenea e molto scura, di solito nera;
costo, per Watt installato, inferiore anche del 30% - 40% rispetto ai moduli fotovoltaici in silicio cristallino; cio' e' da attribuire all'esigua quantita' di silicio utilizzata nella realizzazione dei moduli;
calo di efficienza, di circa il 20%, dopo alcuni mesi dalla loro installazione; ma in seguito il loro rendimento si mantiene intorno all'80% della potenza nominale;
il silicio amorfo assicura una resa energetica migliore rispetto al silicio cristallino in caso di nuvolosita' oppure quando la radiazione solare incidente sui pannelli non e' ottimale. Questo e' il motivo per cui il silicio amorfo e' la migliore soluzione per le zone in cui la radiazione solare e' attenuata da condizioni climatiche sfavorevoli, come accade ad esempio in Pianura Padana. Al contrario, in zone particolarmente assolate, come l'Italia Centro-Meridionale, i massimi rendimenti si ottengono con pannelli solari fotovoltaici monocristallini e policristallini;
il tempo di ritorno energetico per il silicio amorfo e' di circa 3 anni. Questo sta a significare che ogni modulo fotovoltaico a film sottile in silicio amorfo in tre anni produce una quantita' di energia elettrica pari a quella utilizzata per la sua realizzazione. Per i moduli fotovoltaici in silicio cristallino il tempo di ritorno energetico e' invece di circa 6 anni.