Di cosa sono fatti i pannelli solari? (processo produttivo)

I pannelli solari sono la nostra migliore occasione per creare un mondo in grado di funzionare con energia rinnovabile. Nonostante gli enormi progressi nel settore delle energie rinnovabili, molti di noi non sanno ancora come funzionano. Ad esempio, ti starai chiedendo come funzionano i pannelli solari? Oppure, di cosa sono fatti i pannelli solari?

I pannelli solari sono realizzati in silicio estratto e lavorato. Sebbene non tutti i pannelli solari utilizzino il silicio allo stesso modo, il silicio è il componente principale di tutti i pannelli solari che garantisce che il pannello solare conduca elettricità. Inoltre, per realizzare i pannelli solari vengono utilizzati anche telai metallici, lastre di vetro e alcuni cavi standard.

Questo articolo fornirà una breve ma completa introduzione alla produzione di pannelli solari. Se sei curioso del futuro delle energie rinnovabili e vuoi conoscere maggiori dettagli su come sono fatti i pannelli solari, continua a leggere.

Di cosa sono fatti i pannelli solari?

I pannelli solari sono fatti principalmente di silicio che viene lavorato e utilizzato per creare una lastra fotosensibile in grado di convertire la luce solare in elettricità utilizzabile.

Il processo di produzione dei pannelli solari è piuttosto complesso. Se dovessimo considerare ogni dettaglio e passo, si potrebbe stilare una lunga lista di articoli necessari per realizzare i pannelli solari. Tuttavia, per mantenere questo articolo breve e al punto, ecco alcuni dei componenti principali necessari per realizzare i pannelli solari.

Silicio (celle solari)

Le celle solari in silicio rendono i pannelli solari uno strumento così efficiente per l’energia rinnovabile. Il silicio è essenzialmente sabbia. Fortunatamente, la sabbia è qualcosa che il nostro pianeta ha in abbondanza, il che la rende un materiale vitale per i pannelli solari. Finora, quasi il 95% dei pannelli solari mondiali utilizza una base di silicio. Il restante 5% utilizza materiale sperimentale come il fotovoltaico organico.

La struttura reticolare cristallina delle celle di silicio le rende ottimi semiconduttori. L’energia del sole può essere facilmente convertita in elettricità e fatta passare attraverso celle di silicio per illuminare case, automobili e molte altre cose.

Oltre ad essere prontamente disponibile, il silicio è anche conveniente e può durare circa 25 anni. Questo rende il silicio il miglior materiale semiconduttore non solo per i pannelli solari, ma anche per i chip dei computer e altri gadget.

Lastra di vetro

Il silicio è senza dubbio l’attore principale nella realizzazione di un pannello solare. Tuttavia, altri componenti del pannello solare consentono alle celle solari al silicio di funzionare altrettanto bene.

Uno di questi componenti è una lastra di vetro su silicio cristallino. Il vetro sulla superficie dei pannelli solari protegge il wafer di silicio dalla luce solare diretta. Ciò impedisce al silicio di assorbire il calore eccessivo e di danneggiarsi.

La larghezza e la struttura della lastra di vetro che ricopre il wafer di silicio determina l’efficienza del pannello solare. Il pannello di vetro standard di un pannello solare ha uno spessore di circa 6-7 mm.

Se il vetro è troppo spesso, il silicone non riceverà abbastanza energia solare per convertirlo in elettricità. In alternativa, se il vetro è troppo sottile, il wafer di silicio riceverà troppa luce solare e inizierà a surriscaldarsi.

Cornice metallica

La struttura in metallo mantiene la struttura del pannello solare. Senza la struttura in metallo, non ci sarebbe nulla a tenere insieme i vari componenti del pannello solare.

Idealmente, il telaio del pannello solare dovrebbe essere sufficientemente robusto da sostenere la struttura del pannello, ma sufficientemente flessibile da essere rimodellato se necessario. Per questo motivo, l’alluminio è il materiale più utilizzato per i telai dei pannelli solari.

Oltre al supporto strutturale, il telaio metallico del pannello solare protegge anche l’intero pannello dalle intemperie. I pannelli solari sono solitamente installati sui tetti dove sono vulnerabili a condizioni meteorologiche avverse come pioggia, vento e neve.

La struttura in metallo protegge l’interno del pannello solare in caso di condizioni meteorologiche avverse. Senza un’adeguata inquadratura, i pannelli solari, sebbene efficienti, non sarebbero durevoli come lo sono oggi.

Cavi (12V e bus)

I pannelli solari sarebbero senza dubbio incompleti senza i cavi che aiutano l’elettricità a viaggiare dal pannello a casa tua. I pannelli solari sono costituiti da un cablaggio interno ed esterno che li aiuta a condurre l’elettricità.

I cavi del bus vengono utilizzati per collegare file di celle solari al silicio. Questo collega le linee cellulari di silicio in modo che possano diventare un grande wafer di silicio. Le celle del bus aiutano anche a far circolare l’elettricità nel pannello solare.

Molti fili diversi possono essere utilizzati per il cablaggio esterno dei pannelli solari. Tuttavia, il cavo standard da 12 volt è il tipo più comune di cavo utilizzato.

Un filo da 12 V collega il pannello solare all’inverter che trasmette l’energia elettrica alla tua casa. I cavi a 12V regolano quanta elettricità viene trasferita dal pannello solare all’inverter. L’elettricità prodotta dall’energia solare può essere incoerente.

Come sono fatti i pannelli solari?

All’inizio, il processo di fabbricazione dei pannelli solari era molto sperimentale e presentava molte varianti. Tuttavia, a causa della crescente domanda di pannelli solari, i professionisti hanno stabilito un processo di produzione standardizzato.

Gli aspetti tecnici della realizzazione di pannelli solari sono complicati da spiegare senza usare il gergo tecnico. Tuttavia, la premessa di base su come vengono assemblati i pannelli solari è relativamente semplice. Per rendere più facile la comprensione del processo di produzione, ecco una ripartizione passo passo di come sono realizzati i pannelli solari.

Passaggio 1: la silice viene estratta dalla sabbia silicea. Questo silicio viene poi cotto ad alte temperature (circa 2000 gradi Celsius) con una fonte di carbonio per estrarre la materia prima. Quando il silicio grezzo viene estratto, viene riscaldato per rimuovere eventuali impurità.

Passaggio 2: il silicio puro dopo il raffreddamento viene fuso fino a ottenere una consistenza liquida e mescolato con un po’ di boro e fosforo. Questo liquido viene versato in un grande stampo quadrato. Dopo che il silicio si è nuovamente raffreddato, vengono tolti dallo stampo, tagliati in cialde sottili e ricoperti con uno strato di nitruro di silicio.

Passaggio 3: i wafer di silicio vengono quindi leggermente toccati per aggiungere consistenza. Ciò impedisce alla luce di riflettersi sulla superficie del silicio. L’aggiunta di consistenza ai wafer di silicio consente loro di assorbire più luce e generare più elettricità. Successivamente, viene aggiunto un rivestimento d’argento sulla parte superiore del wafer. Il prodotto finito è ciò che chiamiamo cella solare.

Passaggio 4: le celle solari finite vengono quindi sottoposte a un rigoroso processo di ispezione visiva. Ogni cella solare viene controllata più volte per garantire che non vi siano rotture o crepe. Le cellule che superano l’ispezione visiva vengono inviate per ulteriori test. Le cellule che non superano il test vengono tagliate e riutilizzate per l’uso in dispositivi più piccoli come giocattoli o calcolatrici.

Passaggio 5: le cellule che superano il ciclo di ispezione visiva vengono quindi testate per vedere se sono in grado di condurre elettricità. Le cellule sono poste sotto grandi fonti di luce solare artificiale. Quelli che possono assorbire luce e produrre elettricità sono ulteriormente trasformati in pannelli solari.

Passaggio 6: le celle che hanno superato il secondo ciclo di screening vengono quindi posizionate in uno schema piastrellato su una sottile lastra di vetro temperato. Le celle solari sono rivestite con etilene vinil acetato (EVA) e affiancate su una lastra di vetro. Le file di celle solari sono anche collegate tramite cavo Bus per fissarle in posizione.

Passaggio 7: i produttori osservano attentamente il pannello solare e aggiungono ulteriori dita di metallo o bus come desiderato. Questi fili e barre aiutano a trasportare l’elettricità dai pannelli solari al cablaggio esterno che porta la corrente alla presa. Una volta che tutto è a posto e fissato, alle celle solari viene aggiunto uno strato aggiuntivo di EVA e vetro. Il posizionamento è tale che le celle solari si incastrano tra due strati di EVA e vetro.

Passaggio 8: il pannello solare passa quindi attraverso un processo chiamato elettroluminescenza prima della laminazione. Durante questo processo, il pannello solare viene posto davanti a un intenso fascio di luce. I produttori ispezionano nuovamente il pannello solare per verificare la presenza di crepe. Le celle solari tendono ad essere fragili. Pertanto, devono essere rivisti più volte prima di essere approvati.

Passaggio 9: in caso di gravi danni al pannello solare, viene restituito alla fabbrica per il ritrattamento. Le crepe più piccole vengono ignorate o riparate sul posto. Il prodotto viene nuovamente testato alla luce del sole artificiale per vedere se può generare elettricità. I pannelli solari che superano questo test vengono quindi presi per l’inquadratura e il rivestimento.

Passaggio 10: una volta che il pannello solare è ritenuto utilizzabile, passa attraverso il processo di laminazione. Questo processo prevede la chiusura del pannello solare tra due piani di vetro. Un grande laminatore applica calore e pressione elevati alla lastra per sigillarla all’interno del vetro esterno. Questo vetro protegge le celle di silicio da ulteriori rotture. Garantisce inoltre che i cavi nel pannello solare non si muovano.

Passaggio 11: il telaio metallico viene posizionato attorno al pannello solare laminato. Il telaio in metallo è costituito da cablaggio aggiuntivo. Questo cablaggio collega il cablaggio interno del pannello solare al filo esterno che si collega all’inverter. Il prodotto finito viene nuovamente controllato per la presenza di crepe ponendo il pannello davanti a una luce intensa.

Passaggio 12: la scatola di giunzione viene aggiunta sul retro del pannello solare. Questa scatola di giunzione immagazzina elettricità e collega il pannello solare alle prese elettriche. Inoltre, la scatola di giunzione funge anche da diodo. L’energia solare è imprevedibile. La scatola di giunzione assicura che la corrente scorra in una direzione e aiuta il filo esterno a regolare la quantità di corrente che va dal pannello alla presa.

Passaggio 13: il pannello solare finale viene nuovamente testato prima della spedizione. Innanzitutto, il pannello solare viene testato per garantire che possa produrre elettricità. Viene quindi testato per vedere come resisterà in condizioni meteorologiche avverse.

In che modo i pannelli solari aiutano l’ambiente?

I pannelli solari aiutano l’ambiente riducendo la dipendenza dai combustibili fossili per l’energia. Invece, ci permettono di raccogliere l’abbondante energia del sole.

Al momento, la maggior parte dell’elettricità mondiale proviene dalla combustione di combustibili fossili. Questo è pericoloso per due ragioni principali. In primo luogo, i combustibili fossili sono una risorsa limitata. Ciò significa che dopo aver esaurito tutto il combustibile fossile che il mondo ha da offrire, le generazioni future non avranno più alcun combustibile fossile per generare elettricità.

In secondo luogo, bruciare combustibili fossili è molto pericoloso per l’ambiente. La combustione di combustibili fossili rilascia gas tossici e sostanze chimiche nell’atmosfera. Questi gas di solito sono costituiti da anidride carbonica e gas serra. Quando questi gas si mescolano con l’atmosfera, viaggiano verso l’alto e provocano l’esaurimento dell’ozono.

Lo strato di ozono è essenziale per proteggere la Terra dal calore e dalla radiazione solare. Quando è danneggiata, la luce solare passa attraverso le parti lacerate dello strato di ozono e direttamente sulla Terra. Ciò fa aumentare la temperatura complessiva del nostro pianeta e causa problemi climatici come il riscaldamento globale.

I pannelli solari sono il modo più efficiente per produrre elettricità da fonti di energia rinnovabile. Assorbendo la luce solare e convertendola in elettricità, i pannelli solari fungono da alternativa ai combustibili fossili. Pertanto, l’utilizzo di pannelli solari aiuta l’ambiente sradicando i due problemi sopra menzionati.

I pannelli solari sfruttano una delle principali fonti di riscaldamento globale (il sole) e la trasformano in una fonte di energia. Utilizzando i pannelli solari, non solo possiamo risparmiare combustibili fossili per le generazioni future. Ma possiamo anche prevenire ulteriori danni allo strato di ozono, riducendo gli effetti del riscaldamento globale sul nostro pianeta.

Qual è il futuro dei pannelli solari?

I pannelli solari sono la migliore opportunità per il nostro pianeta di adattarsi a un sistema elettrico rispettoso dell’ambiente.

Come probabilmente avrai già capito, il riscaldamento globale e il cambiamento climatico sono problemi seri che devono essere affrontati il ​​prima possibile. Anche se la generazione attuale non ne subirà le conseguenze, il nostro uso eccessivo di combustibili fossili perseguiterà sicuramente le generazioni future.

Il problema principale con le fonti di energia rinnovabile e i pannelli solari è l’incoerenza e l’inaffidabilità della fonte di energia. Come puoi vedere dall’ampio processo dettagliato nella sezione precedente, i pannelli solari sono anche complicati da realizzare. Sebbene silicio, vetro e alluminio siano materiali facilmente reperibili, il processo di produzione è molto noioso.

Per il futuro dei pannelli solari, molti progetti di ricerca stanno cercando di scoprire quali altri materiali possono fungere da alternativa al silicio per la costruzione di celle solari. Gli scienziati hanno notato alcuni risultati positivi negli esperimenti con pannelli solari realizzati con un sistema fotovoltaico organico.

Tuttavia, la ricerca è ancora nelle prime fasi di sviluppo. Finora, nessuno ha scoperto un’alternativa alle celle solari al silicio da utilizzare come semiconduttore nei pannelli solari.

Un altro problema che ostacola il futuro dei pannelli solari è la mancanza di fondi per la ricerca. Sebbene il concetto di energia rinnovabile attraverso i pannelli solari sia in circolazione da tempo, non ci sono stati fondi sufficienti per consentire una ricerca adeguata o progetti su larga scala.

Tuttavia, man mano che le conversazioni sui cambiamenti ambientali diventano più popolari, c’è la speranza che gli scienziati ricevano un maggiore sostegno finanziario per far avanzare la tecnologia alla base dei pannelli solari.

In generale, non è realistico pensare che il mondo possa funzionare solo con l’energia solare. Mentre ci può essere molta energia durante l’estate, ottenere elettricità dai pannelli solari durante l’inverno o dalla pioggia può essere difficile. Per ora, possiamo puntare a un sistema ibrido in cui fonti rinnovabili e non rinnovabili lavorano insieme per generare elettricità.

Perché dovresti essere un sostenitore delle energie rinnovabili?

Molte persone sono scettiche nei confronti dell’energia rinnovabile a causa della sua dipendenza da fonti di energia inaffidabili. Alcune persone si sentono a proprio agio con il sistema elettrico che utilizziamo bruciando combustibili fossili e non vogliono adattarsi ai nuovi cambiamenti. L’avversione per le fonti di energia rinnovabile è comprensibile. Tuttavia, il rifiuto di abbracciare il cambiamento può rallentare il progresso tecnologico e impedire che il nostro pianeta venga salvato dai disastri climatici.

Il riscaldamento globale è un problema serio che lentamente ma inesorabilmente distruggerà il pianeta. Il riscaldamento globale può far aumentare la temperatura complessiva della Terra. Inoltre, il riscaldamento globale garantisce anche alti rischi di siccità e inondazioni. Per non parlare del fatto che anche il rilascio di anidride carbonica e gas serra dalla combustione di combustibili fossili è dannoso per la nostra salute.

Fare affidamento sui combustibili fossili è pericoloso, non solo per il nostro pianeta ma anche per noi come individui. Per assicurarci che il mondo sia un posto migliore per le generazioni future, dobbiamo sforzarci di comprendere il concetto di energia rinnovabile. L’energia rinnovabile non è qualcosa di cui aver paura. Finché fai la ricerca giusta, anche tu puoi trovarlo dentro di te per sostenere le energie rinnovabili e rendere il mondo un posto migliore.

Conclusione

Se sei interessato a cos’è l’energia solare o di cosa sono fatti i pannelli solari? Spero che questo articolo abbia risposto alla tua domanda. Ora che sei meglio informato sui pannelli solari, spero che sosterrai il movimento globale verso le energie rinnovabili.