Celle solari bifacciali – Informazioni interessanti sui moduli solari

La stragrande maggioranza delle celle solari oggi è realizzata in silicio. Il silicio è un semiconduttore e, in quanto tale, i suoi elettroni esterni risiedono in un intervallo energetico chiamato banda di valenza, riempiendo completamente i livelli energetici di questa banda. Al di sopra di questa banda di valenza si trova una banda proibita, o gap energetico, dove non possono esistere elettroni, e ancora più in alto si trova la banda di conduzione. Questa banda di conduzione è quasi priva di elettroni, ma è lì che si trovano gli elettroni della banda di valenza dopo essere stati eccitati dall'assorbimento di fotoni. Questi elettroni hanno più energia degli elettroni ordinari del semiconduttore. La conduttività elettrica del silicio descritta finora, nota come silicio intrinseco, è estremamente bassa. Una leggera impurità con atomi di fosforo introduce 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, impurità come atomi di boro o alluminio possono far sì che il silicio diventi di tipo p, mostrando una conduttività che può essere anch'essa influenzata. Questi atomi di impurità accettano elettroni dalla banda di valenza, lasciando dietro di sé le cosiddette "lacune" che si comportano come cariche positive virtuali. Le celle solari al silicio sono tipicamente drogate con boro, che le porta a comportarsi come un semiconduttore di tipo p, e presentano una stretta regione superficiale di tipo n (~0,5 micrometri). Tra queste due regioni si forma la giunzione pn, che genera un campo elettrico che separa elettroni e lacune, dirigendo gli elettroni verso la superficie e le lacune verso l'interno. Questo crea una fotocorrente, che viene condotta via attraverso contatti metallici su entrambi i lati. La luce emessa dalla giunzione pn non viene separata e le coppie elettrone-lacuna risultanti alla fine si ricombinano, evitando così di generare una fotocorrente. I ruoli delle regioni p e n nella cella 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 transizione è illuminata.

Al contrario, una cella solare bifacciale è progettata in modo che sia attiva su entrambi i lati e generi fotocorrente quando uno dei due lati, anteriore o posteriore, è illuminato.

Ulteriori vantaggi nella generazione di energia: rispetto alle celle solari di tipo P, le celle solari di tipo N tendono ad aumentare significativamente l'efficienza. Le celle solari bifacciali, con la loro capacità di generazione bifacciale e la maggiore efficienza del sistema, avranno una prospettiva applicativa più ampia e sono particolarmente adatte per aree soggette a forti nevicate e sistemi di generazione distribuita come tetti, recinzioni e barriere antirumore.

L'efficienza del lato posteriore della cella può raggiungere oltre il 19% e i raggi posteriori incidenti possono essere utilizzati per migliorare la capacità di generazione del sistema, con un aumento della capacità per unità di superficie fino al 10% ~ 30%.

Il modulo in vetro con tecnologia a celle bifacciali cattura la luce sia sul lato anteriore che su quello posteriore. L'aumento della cattura della luce migliora l'efficienza del modulo. È possibile ottenere fino a 360 Wp di potenza totale tramite il lato posteriore attivo del modulo (290 Wp solo sul lato anteriore / 320-360 Wp totali).

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

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