Come avviene la costruzione di pannelli fotovoltaici? Siamo ormai abituati a vedere sui tetti delle nostre case gli impianti fotovoltaici: pannelli solari che risplendono sui tetti al sole e rispecchiano la luminosità che li irradia. Nonostante stiano diventando oggetti di uso comune non tutti sanno come vengono realizzati i pannelli solari. Quali sono le fasi di realizzazione di un pannello solare? Dove vengono costruite le celle fotovoltaiche? Dove e come vengono assemblati i moduli?
La costruzione di pannelli fotovoltaici non avviene, in genere, negli stessi stabilimenti dove vengono prodotte le celle solari. Nei casi più frequenti le celle fotovoltaiche, il mattone “primario” di ogni impianto fotovoltaico, vengono prodotte in remoti stabilimenti cinesi o del sud-est asiatico, vicino a dove il silicio viene estratto e lavorato. Le celle fotovoltaiche, infatti, contengono il silicio cosiddetto di “grado solare”, semiconduttore primario attraverso il quale avviene l’effetto fotovoltaico che produce corrente elettrica.
Celle fotovoltaiche “già pronte”, dunque, vengono assemblate per la costruzione di pannelli fotovoltaici che avviene, questa sì, in Europa, Usa, Asia, o Cina. La costruzione di pannelli fotovoltaici “made in EU”, infatti, vuol dire, in genere, che in europa vengono assemblati i moduli e commercializzati. Le celle solari vengono in genere importate da fuori europa.
La costruzione di pannelli fotovoltaici avviene attraverso delle fasi comuni più o meno a tutti gli stabilimenti produttivi: in alcuni casi l’automazione raggiunge quasi il 100% del processo, in altri casi si lascia spazio, ancora molto, alle fasi manuali che, oltre ad avere maggiori costi, lasciano spazio ad elevati margini di errore. Procedure totalmente automatizzate e standardizzate consentono, com’è ovvio, riduzione dei costi, aumento della scalabilità della produzione e maggiori standard qualitativi.
Le 8 fasi di costruzione di pannelli fotovoltaici
Ecco le 8 fasi di costruzione di pannelli fotovoltaici:
- stringatura
- saldatura
- montaggio
- laminazione
- rifinitura
- incorniciatura
- collaudo
- confezionamento
Vediamole brevemente una per una.
Stringatrice per la costruzione di pannelli fotovoltaici
La stringatura è quella parte del processo che unisce e collega più celle fotovoltaiche. Una fila di più celle collegate elettricamente fra loro costituisce una “stringa”. In questa fase viene in genere utilizzata una stringatrice automatica o semiautomatica in grado di “stringare” in simultanea anche un gran numero di celle. E’ forse l’investimento principale per chi vuole produrre pannelli fotovoltaici.
La saldatura è la parte del processo in cui vengono saldate più stringhe. La saldatura di più stringhe crea il vero e proprio circuito elettrico del pannello fotovoltaico. Il “cuore” del pannello ottenuto con la saldatura viene posto sopra un vetro di pari dimensioni e, tra vetro e celle, viene posto un foglio di EVA (etil vinil acetato) che servirà poi per la fusione “stagna” dell’intero modulo. Anche questa fase in genere viene fatta in maniera automatizzata.
Nella fase di montaggio il pannello viene “chiuso” applicando all’interno un ulteriore strato di EVA, il numero di matricola ed il supporto posteriore rigido, in genere in poliestere. Si ha, in questo momento, la peculiare struttura a “sandwich”, multistrato, che poi verrà fusa in un unico blocco a “tenuta stagna”.
La fase successiva è la principale, insieme a quella della stringatura, nella costruzione di pannelli fotovoltaici: si tratta della laminazione del modulo. La laminazione è la fase in cui il tutto viene fuso in un unico blocco, “cuocendo” il modulo con una fusione sottovuoto a 140-150 gradi. Questa fase è la più delicata e la qualità della laminazione determinata la durata del pannello nel tempo. Con questa temperatura, infatti, i fogli di EVA si fondono incollando insieme i vari strati del pannello creando una struttura unica a tenuta stagna e senza aria all’interno: il multistrato diventa una struttura unica e compatta.
Con la laminazione il pannello è praticamente finito: manca solo la rifinitura dei bordi, l’applicazione della scatola di giunzione e l’eventuale incorniciatura con gli appositi profilati di alluminio. Con l’applicazione delle cornici si dà al modulo una solida struttura di sostegno che, renderà agganciabili i pannelli alle apposite strutture di montaggio sui tetti. La scatola di giunzione è una “scatola” applicata sul retro del pannello dalla quale fuoriescono i cavetti di collegamento tra un modulo e l’altro. La scatola di giunzione contiene anche i cd. “diodi di bypass” che consentono di mantenere costanti i rendimenti dell’impianto anche se non dovessero funzionare a dovere alcune celle.
A questo punto il pannello è funzionante: la fase successiva è quella del collaudo. I pannelli vengono testati uno per uno con un simulatore e viene individuata la potenza specifica, i watt in uscita, di ciascun pannello in condizioni “standard”. Ad ogni pannello viene attribuita, ed “etichettata”, una potenza specifica.
Con l’ultima fase, quella del confezionamento, il pannello viene preparato per la commercializzazione ed il trasporto. Fase non meno importante perchè, anche una piccola rottura, può compromettere le prestazioni dell’intero impianto fotovoltaico.
Ecco come lavora una stringatrice semi-automatica
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