Celle solari a due superfici, bifacciali o bifacciali: informazioni interessanti sui moduli solari

La stragrande maggioranza delle celle solari oggi sono realizzate in silicio. Il silicio è un semiconduttore e come tale i suoi elettroni esterni si trovano in un intervallo energetico chiamato banda di valenza, riempiendo completamente i livelli energetici di quella banda. Al di sopra di questa banda di valenza c'è una banda proibita o gap energetico in cui non può esistere alcun elettrone, e più in alto c'è la banda di conduzione. Questa banda di conduzione è quasi vuota di elettroni, ma è dove si alloggiano gli elettroni della banda di valenza dopo essere stati eccitati dall'assorbimento dei fotoni. Questi elettroni hanno più energia degli elettroni ordinari del semiconduttore. La conduttività elettrica del Si finora descritto, chiamato silicio intrinseco, è estremamente bassa. Una leggera contaminazione con atomi di fosforo provoca elettroni aggiuntivi nella banda di conduzione, rendendo il silicio di tipo n e conferendogli una conduttività che può essere influenzata modificando la densità degli atomi di fosforo. In alternativa, la contaminazione con atomi di boro o alluminio può far sì che il Si diventi di tipo p e abbia una conduttività che può anche essere influenzata. Questi atomi di impurità assorbono elettroni dalla banda di valenza e lasciano in essa i cosiddetti “buchi” che si comportano come cariche positive virtuali. Le celle solari al silicio sono tipicamente drogate con boro per comportarsi come un semiconduttore di tipo p e hanno una regione superficiale di tipo n stretta (~0,5 micron). Tra i due si forma la cosiddetta giunzione pn, nella quale si crea un campo elettrico che divide elettroni e lacune, gli elettroni in superficie e le lacune all'interno. In questo modo si genera una fotocorrente che viene dissipata tramite contatti metallici su entrambi i lati. La luce che cade dalla giunzione pn non viene divisa e le coppie elettrone-lacuna create alla fine si ricombinano e non producono una fotocorrente. I ruoli delle regioni p e n nella cellula possono essere invertiti, come spiegato qui.

Di conseguenza, una cella solare monofacciale genera una fotocorrente solo quando la superficie su cui si è formata la giunzione è illuminata.

Una cella solare bifacciale, invece, è progettata in modo tale che la cella sia attiva su entrambi i lati e generi fotocorrente quando uno dei lati, anteriore o posteriore, è illuminato.

Ulteriori guadagni nella produzione di energia: rispetto alle celle solari P, le celle solari N tendono ad aumentare significativamente l’efficienza. Le celle solari bifacciali avranno una prospettiva di applicazione più ampia grazie alla capacità di generazione bifacciale e alla maggiore efficienza del sistema, e sono particolarmente adatte per aree più nevose e sistemi di generazione distribuita come tetti, recinzioni e barriere acustiche.

L'efficienza sul retro della cella può raggiungere oltre il 19% e la retroilluminazione incidente può essere utilizzata per migliorare la capacità di generazione del sistema, con un aumento della capacità dell'unità di superficie fino al 10%~30%.

Con il modulo in vetro con tecnologia a celle bifacciali, la luce viene catturata sia sulla parte anteriore che su quella posteriore del modulo. Aumentando l’utilizzo della luce aumenta l’efficienza del modulo. Tramite la parte posteriore attiva del modulo è possibile raggiungere una potenza totale fino a 360 Wp (290 Wp solo nella parte anteriore / totale 320 - 360 Wp).

L'aumento di efficienza dipende dalla situazione delle radiazioni (atmosfera e fondo).

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