Tecnologie a celle solari IBC e HJT a confronto nella produzione di pannelli solari: Differenze tecnologiche e principi di funzionamento
L’innovazione nel campo del fotovoltaico non si ferma mai e infatti, negli ultimi anni, due tecnologie a celle solari hanno attirato l’attenzione degli esperti e dei produttori: le celle IBC (Interdigitated Back Contact) e le celle HJT (Heterojunction).
Celle solari IBC: principi di funzionamento e struttura
Le celle solari IBC, acronimo di Interdigitated Back Contact, rappresentano una delle innovazioni più interessanti nel settore fotovoltaico. Il loro principale punto di forza risiede nel fatto che tutti i contatti elettrici, sia positivi che negativi, sono posizionati sul retro della cella.
Questa caratteristica elimina la presenza di contatti sul lato anteriore, riducendo così l’effetto ombra che altrimenti limiterebbe la cattura della luce solare.
Come funzionano le celle IBC
Il principio di funzionamento delle celle IBC è basato su una struttura monocristallina altamente efficiente. La mancanza di contatti frontali permette una migliore esposizione alla luce, aumentando il flusso di fotoni che raggiungono il materiale semiconduttore.
I contatti posteriori sono disposti a forma di dita alternate e facilitano la raccolta dei portatori di carica generati dall’energia solare.
Questo design innovativo consente di ottenere elevati livelli di efficienza, riducendo al minimo le perdite per ombreggiamento e resistenza elettrica.
Vantaggi e svantaggi delle celle IBC
Tra i principali vantaggi delle celle IBC vi sono:
- Elevata efficienza: La rimozione dei contatti frontali consente una maggiore assorbimento della luce e una migliore raccolta dei portatori di carica.
- Riduzione delle perdite: Minori ombreggiature e una migliore distribuzione dei contatti migliorano la resa complessiva.
- Aspetto estetico: L’assenza di fili o contatti visibili sul lato frontale rende i pannelli IBC gradevoli dal punto di vista estetico.
Tuttavia, questa tecnologia presenta anche alcune criticità:
- Costi di produzione: La realizzazione delle celle IBC richiede processi di fabbricazione complessi e costosi, che ne limitano la diffusione su larga scala.
- Difficoltà tecnologiche: La precisione necessaria per la realizzazione dei contatti interdigitati può rappresentare una sfida in termini di qualità e uniformità produttiva.
Celle solari HJT: Principi di funzionamento e design innovativo
Le celle solari HJT, abbreviazione di Heterojunction, combinano le proprietà del silicio cristallino con quelle del silicio amorfo.
Questo design ibrido sfrutta il meglio di entrambi i materiali, migliorando la passivazione della superficie e riducendo le perdite per ricombinazione dei portatori di carica.
Come funzionano le celle HJT
Il cuore della tecnologia HJT risiede nella formazione di una giunzione eterogenea tra uno strato di silicio cristallino e uno strato sottile di silicio amorfo. Gli strati di silicio amorfo agiscono come passivanti, riducendo significativamente le perdite di carica ai bordi e migliorando l’efficienza complessiva della cella. Inoltre, questa struttura permette una maggiore tolleranza ai cambiamenti termici, grazie al basso coefficiente di temperatura, rendendo le celle HJT particolarmente performanti in condizioni di elevate temperature operative.
Vantaggi e svantaggi delle celle HJT
I principali vantaggi delle celle HJT:
- Alta efficienza a bassa temperatura: Il design ibrido riduce le perdite dovute alla ricombinazione, consentendo prestazioni eccellenti anche a temperature elevate.
- Basso coefficiente di temperatura: Questo fattore migliora la stabilità e la resa energetica dell’impianto, specialmente in climi caldi.
- Passivazione superiore: Gli strati di silicio amorfo offrono una protezione aggiuntiva, aumentando la durata e l’affidabilità della cella.
D’altra parte, la tecnologia HJT presenta anche alcuni svantaggi:
- Costi elevati: Anche se i progressi tecnologici hanno ridotto i costi negli ultimi anni, le celle HJT possono risultare più costose rispetto alle tecnologie tradizionali.
- Complessità produttiva: La produzione di celle HJT richiede un controllo preciso dei processi di deposizione degli strati amorfi, rendendo la fabbricazione più complessa.
Confronto Tecnologico: IBC vs. HJT
Differenze nel design e nella struttura
La principale differenza tra le tecnologie IBC e HJT risiede nel design dei contatti e nella struttura della cella:
- Celle IBC: Presentano tutti i contatti elettrici sul retro della cella, eliminando l’ombreggiamento sul lato anteriore e ottimizzando l’assorbimento della luce. Questa struttura richiede tecniche di produzione estremamente precise per realizzare i contatti interdigitati.
- Celle HJT: Utilizzano una giunzione eterogenea formata da strati di silicio cristallino e amorfo. Questa combinazione permette una migliore passivazione della superficie e una riduzione delle perdite per ricombinazione, offrendo prestazioni superiori soprattutto in condizioni di elevata temperatura.
Prestazioni ed Efficienza
Entrambe le tecnologie sono progettate per massimizzare l’efficienza energetica, ma lo fanno in modi differenti:
- IBC: Generalmente offrono elevata efficienza grazie alla completa eliminazione dell’ombreggiamento causato dai contatti frontali. Sono ideali per applicazioni in cui lo spazio è limitato e ogni fotone conta.
- HJT: Grazie al basso coefficiente di temperatura e alla superiore passivazione, le celle HJT mantengono prestazioni costanti anche in condizioni operative non ottimali. Questo le rende particolarmente adatte per regioni con elevata insolazione e temperature variabili.
Vantaggi e svantaggi in termini di costo e scalabilità
Dal punto di vista economico, entrambe le tecnologie presentano sfide e opportunità:
- IBC: La loro produzione è complessa e costosa, il che può limitare la scalabilità e l’adozione su larga scala, ma l’elevata efficienza può compensare i costi elevati, soprattutto in applicazioni ad alta densità energetica.
- HJT: Anche se i costi di produzione possono essere elevati, la maggiore tolleranza termica e la stabilità prestazionale rendono le celle HJT una scelta promettente per il futuro, soprattutto in contesti residenziali e commerciali dove la qualità della produzione energetica è fondamentale.
Quale tecnologia scegliere?
La scelta tra celle solari IBC e HJT dipende da numerosi fattori, tra cui il budget, le condizioni ambientali e gli obiettivi di produzione energetica.
In ogni caso, entrambe le tecnologie stanno contribuendo in modo significativo al progresso del fotovoltaico, spingendo l’efficienza e la durabilità dei pannelli solari a nuovi livelli.
In definitiva, le innovazioni nel campo del fotovoltaico stanno aprendo nuove opportunità per la produzione di energia pulita, e comprendere le differenze tra le tecnologie a celle solari IBC e HJT è fondamentale per fare una scelta consapevole.
