Modulo fotovoltaico, ecco come viene fatto

Un modulo fotovoltaico è un sistema per produrre energia elettrica sfruttando l’irradiazione solare. Questo ormai è assodato, per i più. Rispetto a solo qualche anno fa la tecnologia è molto più famigliare ed un impianto fotovoltaico è ormai installato sui tetti di molti edifici.

Ma quanti sanno cosa è esattamente e come viene fatto un modulo fotovoltaico?

Innanzitutto: un modulo fotovoltaico è un insieme di più celle fotovoltaiche collegate elettricamente fra loro. L’insieme delle celle solari che costituisce il modulo fotovoltaico, se colpite dai raggi del sole, genera una certa potenza elettrica in corrente continua: in genere sui 200-300 watt. La corrente continua generata dai diversi moduli verrà poi convogliata nell’inverter e trasformata in corrente alternata utilizzabile dalle comuni utenze elettriche ad uso civile ed industriale.

Leggi qui cosa è e come funzione l’inverter per gli impianti fotovoltaici.

Come viene fatto il modulo fotovoltaico?

Nonostante siano presenti ormai in commercio numerose marche e modelli, tutti i moduli fotovoltaici in silicio cristallino sono quasi identici fra loro, nel funzionamento e nel loro processo di realizzazione. Nonostante le differenze minime di realizzazione e di efficienza tutti i moduli fotovoltaici vengono fatti con simili processi di realizzazione.

Vediamo qui i 7 step più comuni per la costruzione di un modulo fotovoltaico, partendo dalle celle fotovoltaiche già realizzate.

Per approfondimenti su come è fatta una cella fotovoltaica e come funziona leggi questo articolo.

Molte linee di produzione di moduli fotovoltaici, soprattutto quelle europee, si occupano in realtà di assemblare celle fotovoltaiche, acquistate “già pronte” per realizzare i pannelli fotovoltaici.

Fabbricazione di un modulo fotovoltaico

Stringatura

E’ la prima fase. Con la stringatura si costruiscono le “stringhe” che sono delle file di celle fotovoltaiche saldate fra loro. Questa è tra le più importanti e delicate fasi di realizzazione del modulo, dopo la costruzione delle celle, in quanto è il mattone fondamentale per la produzione di elettricità. Questa fase particolarmente delicata è in genere affidata all’elettronica: viene in genere utilizzata una stringatrice automatica che assembla simultaneamente e con la massima precisione diverse celle fotovoltaiche.

Saldatura

E’ la seconda fase. Col processo di saldatura vengono unite in serie le diverse stringhe fino a formare un primo piccolo circuito elettrico. Ogni stringa viene posizionata su un foglio di EVA, un sottile strato di acetato di vinile, che è a sua volta poggiato su uno strato di vetro temperato. Lo strato di EVA serve, attraverso il processo di “pressofusione” successivo, ad incollare e fondere le varie componenti che formano il modulo fotovoltaico.

Montaggio del modulo fotovoltaico

In questo step, sempre grazie a processi automatizzati, dopo aver posizionato sullo strato di vetro il foglio di EVA e, sopra questo, le stringhe di celle fotovoltaiche collegate fra loro, vengono completati i collegamenti elettrici, viene inserito un ulteriore strato di isolante (EVA + vetro o altro materiale isolante) e viene “chiuso” il modulo fotovoltaico. Il modulo ha ora la caratteristica conformazione “a sandwich” , ma non è ancora “chiuso” completamente.

Nella fase di montaggio viene in genere collocato all’interno del modulo il numero di matricola o il codice seriale di prodotto.

Laminazione del modulo fotovoltaico

Anche questo è tra i passaggi più delicati per il completamento del modulo fotovoltaico. In questa fase vengono fusi tra loro i diversi strati del modulo. La qualità di questa “fusione” incide sulla qualità e sulla durata del modulo nel tempo.

La laminazione permette, attraverso la “fusione” sottovuoto a circa 150° C, l’incollaggio ermetico e “stagno” dei diversi strati che compongono il modulo fotovoltaico: il foglio di EVA, il silicio delle celle fotovoltaiche, il vetro e il poliestere (che è in genere la “base” del modulo fotovoltaico).

La laminazione trasforma il “sandwich” fotovoltaico in un corpo unico, compatto e “sottovuoto”. In questo processo di fusione il foglio di EVA funziona da collante.

Incorniciatura del modulo fv

Dopo la laminazione, il modulo fotovoltaico finito viene rifilato attraverso l’apposizione di una cornice di alluminio trafilato e anodizzato. La funzione della cornice è quella di dare una certa resistenza meccanica all’intera struttura ed è funzionale al fissaggio del modulo alle apposite strutture di sostegno in fase di realizzazione dell’impianto fotovoltaico. Diversi modelli di moduli totalmente integrati architettonicamente non hanno infatti nessuna cornice.

Oltre all’eventuale cornice, viene infine apposta sul retro del modulo fotovoltaico la scatola di giunzione che contiene i “diodi di bypass” e dalla quale escono dei cavetti che hanno la funzione di collegamento tra i diversi moduli.

Collaudo del pannello fotovoltaico finito

La sesta fase prevede il collaudo del modulo fotovoltaico finito,  ovvero un test per verificare il suo corretto funzionamento. Ogni pannello viene testato attraverso un simulatore solare che rileva la potenza elettrica effettivamente prodotta dal modulo. Ogni pannello, codificato attraverso un numero seriale univoco, avrà quindi una propria etichetta che indica la potenza effettivamente generata in condizioni standard di laboratorio.

Packaging

Settimo ed ultimo step è il confezionamento dei moduli fotovoltaici per la commercializzazione ed il trasporto. Anche questa fase ha ovviamente la sua importanza.