comunicato-stampa-produzione-moduli-solari
Comunicato stampa | 11/03/2025
In che modo vengono prodotti i pannelli solari cristallini: uno sguardo più da vicino al processo di produzione
Con una quota che si attesta intorno all'11% della produzione di energia elettrica in tutta l'UE, nel 2024 l'energia solare supererà per la prima volta la produzione di energia elettrica ottenuta dal carbone. Un fotovoltaico sempre più importante richiede che i moduli solari siano prodotti in modo efficiente, economico e in grandi quantità. Al riguardo, i processi di produzione automatizzati svolgono un ruolo fondamentale. Ecco come vengono prodotti i pannelli solari cristallini, dall'interconnessione elettrica delle celle solari al controllo finale della qualità...
L'energia solare è una componente centrale della transizione energetica. I pannelli solari cristallini dominano il mercato perché la loro efficienza e durata li rendono la scelta preferita nel settore fotovoltaico. Per poter produrre in modo economico su larga scala, si ricorre a processi di produzione automatizzati. Dalla stringatura precisa delle celle solari al processo di laminazione fino al controllo di qualità finale: queste sono le fasi più importanti della produzione.
Introduzione: celle solari cristalline e struttura di un pannello solare
Nella tecnologia fotovoltaica, i pannelli in silicio cristallino sono i più utilizzati. Sono costituiti da diverse celle solari, a loro volta costituite da wafer di silicio. Il wafer contiene silicio sottoposto a drogaggio, che può generare una separazione di carica elettrica attraverso l'aggiunta mirata di atomi estranei. I contatti metallici sottili, le cosiddette busbar, conducono la corrente. Le sottili barrette metalliche raccolgono la corrente sull'intera superficie della cella e la conducono alle busbar, che fungono da linguette di contatto per l'ulteriore trasmissione elettrica.
Un pannello solare è a sua volta composto da diverse celle solari. Per proteggere le cellule sensibili dagli influssi meccanici e atmosferici, le cellule stesse sono incastonate tra diversi strati. Una lastra di vetro sul lato anteriore garantisce la stabilità, mentre una pellicola di plastica (solitamente EVA = etilene vinil acetato) funge da materiale di incapsulamento. Il retro è costituito da un'altra pellicola di plastica o da un secondo strato di vetro, sul quale è fissata anche la scatola di giunzione per la trasmissione della corrente continua generata. Un telaio in alluminio racchiude il pannello e ne facilita l'installazione.
La produzione di un pannello solare punto per punto
La produzione di wafer di silicio è un processo altamente specializzato che viene solitamente eseguito da aziende high-tech. La produzione vera e propria di pannelli solari inizia con celle solari finite, già sottoposte a drogaggio e dotate di un rivestimento antiriflesso.
Fase 1 - Collegamento delle celle solari: il processo di stringing
La prima fase della produzione di un modulo solare consiste nel collegare tra loro le singole celle solari. Questo processo è noto come stringing: le celle sono saldate attraverso le loro busbar con sottili strisce di rame (i cosiddetti ribbon). Le cellule sono disposte in file, le stringhe. Per evitare fratture e microfratture nelle delicate celle di silicio è necessaria la massima precisione. Il processo di saldatura deve essere ottimizzato in modo da ridurre al minimo le sollecitazioni meccaniche e termiche.
Fase 2 - Taglio e posizionamento degli strati: il processo di stratificazione
Una volta che tutti gli strati del modulo solare – vetro, film EVA, stringhe e pellicola di supporto – sono stati tagliati su misura, nella fase successiva vengono posizionati con precisione l'uno sull'altro. Questo processo è noto come layup. Il posizionamento automatico viene eseguito con una precisione di posizionamento di ±0,1 mm.
Fase 3 - Laminazione
Dopo il posizionamento, i singoli strati vengono incollati per formare un'unità stabile e durevole, la cosiddetta laminazione. Il modulo viene riscaldato in un sacco a vuoto o in un'autoclave, in genere a circa 140 °C, utilizzando una pressione negativa o positiva (fino a 10 bar). Durante questo processo, il film di EVA, precedentemente lattiginoso, si polimerizza in uno strato di plastica trasparente e reticolato tridimensionalmente. In questo modo le celle solari sono saldamente legate alla lastra di vetro e alla pellicola di supporto.
Fase 4 - Bordi e telai
Dopo la laminazione, il modulo viene preparato per il suo impiego finale. In primo luogo, i bordi vengono rifilati per rimuovere qualsiasi materiale sporgente, in particolare i residui della pellicola EVA e del film di supporto. Infine, viene installata la scatola di giunzione. Nella fase finale, il modulo viene dotato di un telaio in alluminio, che ne garantisce la stabilità meccanica e ne facilita l'assemblaggio. Il telaio viene fissato con il silicone o con uno speciale nastro adesivo.
Fase 5 - Controllo qualità e classificazione
Prima che un pannello solare esca dalla produzione, viene testato per verificarne le prestazioni e la sicurezza. Un simulatore solare misura la caratteristica elettrica della curva, mentre i test di elettroluminescenza e di isolamento rilevano difetti o anomalie del materiale. Infine, prima di essere imballati e consegnati, i pannelli vengono classificati in base ai livelli di prestazione.
La pressione dei costi nella produzione di pannelli solari
La produzione di pannelli solari è soggetta a un'enorme pressione in termini di costi. Mentre la domanda di energia rinnovabile è in aumento, in molti Paesi i sussidi statali sono stati ridotti o del tutto azzerati. Allo stesso tempo, la concorrenza, in particolare quella delle aziende asiatiche, sta aggravando la situazione del mercato. Per rimanere economicamente competitivi, i produttori europei, e non solo, sono chiamati a ridurre i costi di produzione, ma senza compromettere la qualità. Un modo per farlo è quello di utilizzare attrezzature di produzione usate. Fino al 27 marzo Surplex mette all'asta diversi macchinari per la produzione di pannelli solari.
La produzione solare automatizzata è la chiave per ottenere pannelli a prezzi convenienti e, quindi in grado di garantire la transizione energetica.
Nel processo di laminazione i singoli strati del pannello vengono incollati tra loro: vetro, EVA, stringhe e altri materiali di incapsulamento.
Il telaio in alluminio è saldamente fissato al modulo solare con una precisa operazione di siliconatura.
