Dal silicio al modulo fotovoltaico

Analizziamo come viene realizzato il più conosciuto pannello fotovoltaico, ossia quello al silicio: come abbiam detto, il silicio è uno degli elementi più diffusi sulla terra ma non allo stato puro, quindi deve essere elaborato per eliminare tutte le impurezze presenti e ricostruita la sua struttura molecolare, è proprio questo processo che determina l'alto costo dei moduli fotovoltaici.

Le strutture molecolari possono esssere:

-monocristallina --> costituito da un unico cristallo;

-policristallina --> gli atomi si aggregano + cristalli, in modo disordinato;

-amorfa --> gli atomi si orientano in modo del tutto casuale.

produzione della cella:

Il silicio viene fuso in un forno ad alta temperatura e si ottengono dei lingotti, che vengono tagliati a fette, dette wafer, dallo spessore di qualche decimo di millimetro.

Dai wafer ottenuti vengono poi ritagliate a laser le celle.

La cella per essere resa sensibile alla luce del sole e in grado di trasformare i fotoni della luce in cariche elettriche deve essere sottoposta a 3 fasi lavorative:

-texturing;

-drogaggio;

-contattatura;

texturing:

la cella viene sottoposta a un bagno chimico in una soluzione basica, che serve per ravvivare la sua superficie, trasformandola da liscia (riflettente), a composita con una struttura a micropiramidi, con lo scopo di catturare completamente la luce del sole riducendo la riflessione dei raggi solari a un valore inferiore al 4%

drogaggio:

La cella viene poi drogata positivamente P (respinge elettroni) sul lato inferiore e negativamente N (attira elettroni) sul lato posto al sole, in modo da creare una differenza di potenziale, e quindi un campo elettrico utile al movimento di elettroni.

la giunzione p-n viene effettuata per effetto della diffusione termica in un forno alla temperatura superiore ai 1000°C, e in un'atmosfera inerte di azoto; durante questa fase viene depositato sulla cella uno strato di fosforo, con concentrazione e profondità stabilite.

contattatura:

dopodichè con un processo di serigrafia alle celle viene applicata una pasta d'argento sul fronte della cella, e di alluminio sul retro, che creano una specie di griglia superficiale; quando i fotoni del sole spezzano i legami tra gli atomi di silicio, gli elettroni liberi seguono il campo elettrico che viene incanalato in tali griglie generando corrente elettrica.

A questo punto la cella è pronta.La cella così realizzata, viene sottoposta a dei test di qualità, dove si analizzano i suoi dati elettrici, in base a questi dati viene classificata.

Inizia il processo di assemblamento dei moduli:

nella creazione di un modulo fotovoltaico vengono selezionate soltanto celle della stessa classe, perché se fosse presente anche una sola cella con rendimento inferiore, farebbe da collo di bottiglia all'impianto, limitando la potenza in uscita e quindi compromettendone l'efficienza.

produzione di un modulo:

anche per la realizzazione del modulo fotovoltaico si possono distinguere tre fasi principali:

-saldatura;

-assemblaggio;

-incorniciatura.

saldatura:

sul fronte di ogni cella viene saldata una bandella di rame con deposito di piombo-stagno, le celle vengono successivamente posizionate su una maschera e saldate tra loro in una serie, le cui estremità si ricavano le polarità positivo/negativo, alle quali verrà collegato il circuito, o il successivo modulo.

assemblaggio:

vengono poi assemblate con etilene vinil acetato, e successivamente laminate a caldo e sottovuoto spinto, mediante un laminato di vetro temperato ad alta trasmittanza che funge da protezione.

incorniciatura:

infine ai moduli si appilica una cornice di alluminio anodizzato di supporto.

Il modulo fotovoltaico è completo!

Condividi