Ecco cosa scoprirai leggendo questo articolo:

• Avrai un’idea di come vengono realizzati i pannelli: anche se non diventerai un produttore, capirai meglio cosa c’è dietro.
• Vedrai quali materiali compongono un pannello fotovoltaico: scoprirai il ruolo di ogni strato, dalle celle al vetro protettivo.
• Ti farei un’idea del processo di fabbricazione industriale. capirai quanto è preciso e controllato per garantire qualità e durata.
• Esploreremo insieme i passaggi per “costruire” un pannello a mano: questo ti aiuterà a capire i principi fondamentali, anche se non lo farai davvero.
• Capirai perché i test finali sono cruciali per verificare se un pannello funziona.
• Ti mostreremo  perché affidarsi a grandi aziende per i tuoi impianti è generalmente la scelta migliore. 
• Conoscerai alcuni dei migliori marchi del settore, come AIKO, Leapton Energy e Jinko Solar: vedremo le loro tecnologie avanzate e i vantaggi dei loro prodotti.

L’’interesse per le energie rinnovabili è in costante crescita, spinto sicuramente dalla necessità di soluzioni energetiche sostenibili e da una crescente consapevolezza ambientale. 

In questo contesto, la comprensione del processo di fabbricazione dei pannelli fotovoltaici assume una rilevanza particolare, non solo per gli addetti ai lavori ma anche per le imprese e gli imprenditori che intendono investire in questa tecnologia. 

Il titolo dell’articolo, volutamente un po’ provocatorio allude proprio a questo: la costruzione industriale di moduli fotovoltaici è un’attività complessa e altamente specializzata, ma esplorare, a titolo informativo, un procedimento di assemblaggio artigianale può offrire, secondo noi, una prospettiva illuminante sulla struttura e sui componenti essenziali di questi dispositivi.

Pertanto, nei paragrafi che seguono, parleremo delle fasi di “costruzione” di un pannello fotovoltaico, non allo scopo di fornire una guida pratica per la realizzazione autonoma, bensì per svelare le logiche costruttive sottese alla creazione di questi componenti centrali nel processo di conversione energetica. 

Il pretesto sarà utile per avere la possibilità di offrirti una panoramica sui materiali impiegati, sulle tecnologie di giunzione e sulle metodologie di incapsulamento che concorrono alla funzionalità e alla durabilità dei moduli. 

L’occasione preparerà il terreno per vedere da vicno alcune eccellenze del settore, evidenziando i brand che, attraverso processi produttivi avanzati e rigorosi controlli di qualità, si distinguono per l’affidabilità e le prestazioni dei loro pannelli fotovoltaici, fornendo elementi utili per decisioni di investimento consapevoli.

Ti ricordiamo che in questo articolo abbiamo già parlato dei migliori pannelli fotovoltaici italiani!

Partiamo da qui: com’è fatto un pannello fotovoltaico

Il pannello fotovoltaico, con la sua capacità di convertire la radiazione solare in energia elettrica, è il vero cuore di un impianto fotovoltaico.

La sua realizzazione è un processo meticoloso che coinvolge l’impiego di diversi materiali, ognuno con una funzione specifica, assemblati attraverso fasi produttive ben definite. 

Addentriamoci, dunque, nell’esplorazione degli elementi costitutivi e del percorso che conduce alla creazione di questo fondamentale componente.

Quali sono i materiali fondamentali per costruire un pannello fotovoltaico?

Un modulo fotovoltaico è un sistema multistrato in cui ogni componente svolge un ruolo cruciale per l’efficienza e la durabilità nel tempo. 

Partendo dalla base, troviamo un foglio di supporto, realizzato generalmente in polimeri plastici selezionati per garantire stabilità meccanica e protezione dagli agenti esterni. Sopra questo strato viene steso un foglio di etilene vinil acetato (eva), un polimero termoplastico che, grazie alla sua flessibilità e capacità adesiva, incapsula e protegge le delicate celle fotovoltaiche.

Il vero fulcro del modulo è rappresentato dalle celle fotovoltaiche stesse, prevalentemente costituite da silicio, un materiale semiconduttore dalle proprietà uniche nella conversione della luce in elettricità. 

Le celle possono essere di diverse tipologie, principalmente monocristalline o policristalline, distinguendosi per la purezza e l’organizzazione cristallina del silicio, fattori che influenzano l’efficienza di conversione. 

Queste celle vengono interconnesse elettricamente in serie attraverso sottili filamenti metallici, spesso a base di argento, disposti in modo strategico per ottimizzare la raccolta della corrente generata.

A protezione delle celle e dello strato di eva superiore, si colloca una lastra di vetro temperato, caratterizzata da un basso contenuto di ferro per massimizzare la trasmissione della radiazione solare e minimizzare le perdite per assorbimento. Una delle caratteristiche peculiari di questo vetro è l’elevata resistenza meccanica, allo scopo di proteggere i componenti interni da urti, agenti atmosferici come grandine e vento, e da eventuali depositi di detriti.

L’insieme di questi strati viene poi sigillato e rinforzato da una cornice di alluminio anodizzato, che conferisce robustezza strutturale al modulo, ne facilita l’installazione e protegge i bordi del vetro.

Infine, sul retro del modulo viene fissata la scatola di giunzione, il contenitore che ospita i terminali elettrici, i diodi di bypass per proteggere il modulo da eventuali ombreggiamenti parziali e i connettori per il collegamento in serie o parallelo con altri moduli e con l’inverter dell’impianto.

Il processo di fabbricazione: un assemblaggio di precisione

La produzione di un modulo fotovoltaico è un processo che richiede elevata precisione e controllo di qualità in ogni fase. 

Il punto di partenza è la produzione delle celle solari, un processo complesso che parte dal silicio purificato e attraverso diverse fasi di drogaggio, incisione e metallizzazione, porta alla creazione delle singole unità capaci di generare elettricità.

Successivamente, le celle vengono accuratamente posizionate e interconnesse elettricamente mediante processi automatizzati di saldatura o nastratura. 

La stringa di celle così ottenuta viene quindi deposta tra due strati di eva all’interno di un laminatore, mentre sopra lo strato superiore di eva viene posizionata la lastra di vetro temperato e sotto lo strato inferiore il foglio di supporto.

Il laminatore sottopone questo “sandwich” multistrato a un ciclo di riscaldamento sotto vuoto, tipicamente a una temperatura intorno ai 145° C. questo processo fa fondere e reticolare l’eva, sigillando ermeticamente le celle e gli altri componenti, garantendo l’isolamento elettrico e la protezione dall’umidità e da altri agenti ambientali che potrebbero comprometterne le prestazioni nel tempo.

La fase di laminazione è cruciale per eliminare eventuali bolle d’aria intrappolate tra gli strati, assicurando una perfetta adesione e trasparenza ottica.

Una volta completata la laminazione, il modulo viene estratto e sottoposto a una fase di “trimming” per rimuovere l’eva in eccesso dai bordi. Dopodiché, viene applicata la cornice di alluminio, fissata meccanicamente o mediante adesivi strutturali, conferendo al modulo la necessaria robustezza e facilitando il montaggio. 

Infine, viene installata la scatola di giunzione, con i suoi componenti elettrici e i cavi di connessione.

Una volta che è stato realizzato, ogni modulo fotovoltaico è sottoposto a rigorosi test di qualità per verificarne le prestazioni elettriche, la resistenza meccanica e la tenuta ambientale, assicurando che rispetti gli standard internazionali e le specifiche del produttore prima di essere imballato e distribuito per l’installazione.

Proprio questo meticoloso processo produttivo, che combina materiali avanzati e tecniche di assemblaggio precise, garantisce l’efficienza, l’affidabilità e la lunga durata dei moderni moduli fotovoltaici.

Come costruire i pannelli fotovoltaici? Ecco quali sono, in pratica, gli step di questo processo

Sappiamo che l’approvvigionamento di soluzioni fotovoltaiche per contesti aziendali avviene attraverso canali professionali, ma intendiamo avventurarci in questa esplorazione concettuale su come costruire i pannelli fotovoltaici per provare a disvelare i principi ingegneristici e la selezione dei materiali che caratterizzano i moduli commerciali di alta qualità. Questa panoramica ci offrirà una prospettiva illuminante sul funzionamento intrinseco e sulla composizione dei pannelli e ci fornirà la possibilità di soffermarci, nella parte finale di questo articolo, sui marchi più abili nel costruire pannelli fotovoltaici performanti e durevoli.

La preparazione delle celle solari

Il procedimento per costruire un pannello fotovoltaico in casa inizia dalle celle solari. Queste componenti, generalmente realizzate in silicio policristallino, rappresentano l’unità elementare di conversione dell’energia luminosa in elettricità. 

La prima fase cruciale consiste nel misurare e tagliare con accuratezza il filo di stagnatura, un sottile nastro conduttore che stabilirà i collegamenti elettrici tra le celle. La lunghezza di questo filo deve essere meticolosamente calcolata per garantire una connessione ottimale, mantenendo un intervallo uniforme di pochi millimetri tra le celle adiacenti. 

Orientando le celle alternativamente (lato negativo verso l’alto, lato positivo verso l’alto), si procede alla misurazione del filo lungo la superficie di entrambe: questa operazione ci fa, fin da subito, comprendere l‘importanza della precisione nell’assemblaggio di un dispositivo fotovoltaico, un elemento che i produttori leader curano con processi automatizzati e controlli di qualità sofisticati.

La saldatura per garantire connessioni durature e efficienti

Il passaggio successivo è la saldatura.

Per assicurare connessioni elettriche affidabili e minimizzare le perdite di energia, si applica una penna flussante lungo le sottili linee conduttrici presenti sulla superficie di ogni cella. Questo preparato chimico facilita la fusione dello stagno e ne promuove una distribuzione uniforme, evitando la formazione di giunzioni fragili o inefficienti.

 Il filo di stagnatura viene quindi posizionato con cura sulla cella e saldato utilizzando un saldatore con una potenza adeguata, eseguendo un movimento fluido e continuo. 

Nelle tipiche celle policristalline, caratterizzate da diverse linee di connessione, la saldatura iniziale avviene sul lato negativo di tutte le celle. Successivamente, il filo viene saldato sul lato positivo (il retro) di ciascuna cella, creando una catena in serie dove ogni cella è elettricamente connessa alla successiva. Questo collegamento sequenziale è un principio fondamentale nella progettazione dei pannelli fotovoltaici per raggiungere la tensione operativa desiderata, un fattore che i migliori brand del settore ottimizzano con tecniche avanzate e materiali di alta conduttività.

Un supporto solido per catturare la luce: l’importanza del vetro temperato

Per costruire un pannello fotovoltaico che possa resistere alle sollecitazioni ambientali e meccaniche, la scelta del materiale di supporto è di primaria importanza. 

Il vetro temperato, con uno spessore ottimale per garantire robustezza e durabilità (generalmente intorno ai 3 millimetri), rappresenta la superficie ideale su cui assemblare le celle solari. Una preparazione accurata della superficie del vetro, attraverso una pulizia meticolosa, è un passaggio imprescindibile per assicurare l’adesione ottimale degli strati successivi e la massima trasmissione della luce solare alle celle sottostanti. 

Si tratta di un processo standardizzato e controllato nei moderni impianti di produzione, dove la pulizia e la preparazione delle superfici sono fattori critici per la qualità e la longevità del prodotto finale.

L’assemblaggio delle celle sul vetro

Con la superficie del vetro pronta, si procede al posizionamento e al fissaggio delle stringhe di celle saldate. 

La prima cella di una stringa, designata come polo negativo del pannello dimostrativo, verrà in seguito connessa al filo conduttore negativo principale. Le stringhe successive, interconnesse elettricamente, vengono disposte parallelamente sulla superficie del vetro, rispettando margini precisi per l’alloggiamento nella futura cornice. 

Soffermiamoci un attimo sulla fragilità intrinseca delle celle solari: in questa fase, anche microfratture, apparentemente insignificanti, possono degradare le prestazioni del pannello nel tempo. 

Per questo, i produttori leader implementano rigorosi controlli di qualità e processi produttivi che minimizzano il rischio di difetti nelle celle, garantendo un prodotto finale di elevata affidabilità. 

Sigillatura e protezione: l’Incapsulamento e la struttura portante

Una volta che tutte le celle sono state interconnesse e posizionate sul vetro, è necessario assicurarne un fissaggio stabile e una protezione efficace dagli agenti esterni. Questo si ottiene attraverso il processo di incapsulamento. 

Dopo aver applicato un cordone di silicone sui bordi del vetro per prevenire fuoriuscite, si utilizza una resina epossidica con protezione dai raggi ultravioletti. Questa resina, mescolata con un indurente secondo un rapporto specifico, viene colata uniformemente sul retro del pannello, avvolgendo e proteggendo le celle. L’incapsulamento con resina epossidica, sebbene più laborioso rispetto all’utilizzo di film EVA impiegati in contesti industriali, offre un’ottima barriera contro l’umidità e la corrosione in un progetto domestico.

Dopo un periodo di polimerizzazione, la resina crea uno strato protettivo trasparente e resistente.

L’ultima fase strutturale consiste nella realizzazione della cornice. Profili di alluminio a forma di L vengono tagliati a misura e assemblati per formare un telaio robusto che protegge i bordi del vetro e fornisce punti di fissaggio per l’installazione. Il pannello incapsulato viene quindi fissato alla cornice mediante staffe e viti in acciaio inossidabile, spesso interponendo uno strato di silicone per migliorare la tenuta e l’adesione. Infine, viene installata la scatola di giunzione sul retro del pannello, il contenitore che alloggia i connettori elettrici e, in alcuni casi, diodi di bypass per proteggere il pannello da ombreggiamenti parziali.

La verifica finale: testare l’energia autoprodotta

Con il pannello assemblato, l’ultimo passaggio fondamentale, anche in un contesto domestico, è il test delle prestazioni. Esponendo il pannello alla luce solare diretta e misurando la tensione con un multimetro, è possibile verificare se il processo di costruire un pannello fotovoltaico ha prodotto i risultati attesi. 

Ad esempio, un pannello da 100 watt, in condizioni di irraggiamento ottimale, dovrebbe generare una tensione superiore a 18 volt. 

Questo test pratico offre una tangibile dimostrazione del principio di conversione fotovoltaica.

Ora che hai compreso la complessità e la cura che caratterizzano la produzione industriale di moduli fotovoltaici di alta qualità, sarà chiaro perché le aziende del settore investono significativamente in ricerca e sviluppo, in processi produttivi all’avanguardia e in rigorosi controlli di qualità per garantire che i loro prodotti offrano efficienza, durabilità e affidabilità superiori, rispondendo alle esigenze specifiche di imprese e imprenditori che scelgono l’energia solare come investimento strategico per un futuro più sostenibile.

L’obiettivo delle continue innovazioni tecnologiche è quello di portare sul mercato prodotti non soltanto più performanti e accessibili, ma anche più sostenibili per l’ambiente nei processi di produzione: se vuoi approfondire, ti invitiamo a leggere  il nostro articolo dedicato ai nuovi pannelli fotovoltaici. 

Costruire pannelli fotovoltaici: i marchi che lo fanno benissimo

Come abbiamo visto, la qualità e l’efficienza dei pannelli fotovoltaici rappresentano fattori cruciali per garantire prestazioni ottimali e un ritorno sull’investimento sostenibile. La nostra esperienza diretta sul campo, ci permette di conoscere da vicino le caratteristiche distintive dei principali produttori del settore. 

Partendo da questo presupposto, abbiamo scelto alcuni marchi che distinguono per la loro costante ricerca tecnologica e per l’impegno nella costruzione di moduli fotovoltaici all’avanguardia, capaci di massimizzare la captazione dell’energia solare e di offrire soluzioni affidabili e durature.

AIKO: L’Avanguardia tecnologica con i Moduli NEOSTAR ABC N-Type

Tra i marchi che incarnano l’innovazione nel settore fotovoltaico, AIKO si posiziona come un pioniere grazie all’introduzione della tecnologia N-Type All Black Contact (ABC) nei suoi moduli di nuova generazione NEOSTAR. Questa tecnologia rappresenta un’evoluzione significativa nel design delle celle solari, in quanto sposta i punti di contatto elettrico sul retro della cella. Tale accorgimento progettuale elimina le limitazioni all’assorbimento della luce sulla superficie frontale, consentendo al modulo di catturare una maggiore quantità di irraggiamento solare e, di conseguenza, di incrementare l’efficienza complessiva. Il modulo solare monocristallino 440W AIKO NEOSTAR 1S ABC N-Type ne è un esempio emblematico, offrendo prestazioni superiori rispetto ai moduli con tecnologia TOPCon, con un potenziale di produzione energetica fino al 10% maggiore.

Le caratteristiche avanzate di questo modulo AIKO non si limitano al solo incremento di efficienza. La tecnologia ABC N-Type garantisce un alto rendimento anche in condizioni di ombreggiamento parziale, grazie a una migliore ottimizzazione della gestione della luce non uniforme. Inoltre, il modulo presenta un coefficiente di temperatura migliorato, il che significa una minore perdita di potenza all’aumentare della temperatura operativa, un aspetto cruciale per mantenere prestazioni elevate anche durante le calde giornate estive. I tassi di degradazione sono significativamente inferiori rispetto agli standard convenzionali, con una perdita di potenza inferiore all’1% nel primo anno e non superiore allo 0.35% annuo dal secondo al trentesimo anno di esercizio, testimoniando l’affidabilità e la durabilità del prodotto nel lungo termine.

La robustezza e la resistenza del modulo AIKO NEOSTAR 1S sono ulteriormente comprovate dalla certificazione per carichi statici di vento e neve fino a 5400 Pa sul lato anteriore e 2400 Pa sul lato posteriore. Il vetro frontale temperato da 3,2 mm ad alta trasmissione luminosa e il telaio in lega di alluminio anodizzato nero conferiscono al modulo una notevole resistenza meccanica e agli agenti atmosferici.

Leapton Energy: affidabilità giapponese e innovazione N-Type per prestazioni superiori

Un altro protagonista di spicco nel panorama fotovoltaico globale è Leapton Energy, un’azienda con sede centrale in Giappone, riconosciuta tra i pionieri nella produzione di moduli solari di elevata qualità e classificata come Tier-1 nel settore. 

Con una presenza consolidata in oltre 70 paesi, Leapton Energy vanta una solida esperienza decennale nel campo dell’energia solare, culminata nella creazione di una moderna base produttiva in Cina, Leapton Solar (Changshu) Co.,Ltd. L’impegno di Leapton Energy si traduce in garanzie estese sui propri prodotti, offrendo ben 25 anni di garanzia sul prodotto e 30 anni di garanzia sulla potenza lineare per i moduli bifacciali e N-Type, testimoniando la fiducia nella durabilità e nelle prestazioni a lungo termine dei propri manufatti.

Il Modulo Fotovoltaico N-Type Monocristallino EAPTON 500 Wp rappresenta un’eccellenza della produzione Leapton. Questo modulo si distingue per un’efficienza che raggiunge il 22,55%, un valore notevole che si traduce in una maggiore produzione di energia per unità di superficie installata. L’impiego di celle N-Type con tecnologia MBB (Multi Busbar) e un nuovo design del circuito consentono un incremento di potenza fino a 10-20W per modulo rispetto a soluzioni convenzionali. La tecnologia N-Type, intrinsecamente meno soggetta al fenomeno della degradazione indotta dalla luce (LID), assicura una maggiore stabilità delle prestazioni nel tempo.

Leapton Energy pone una forte enfasi sulla performance in condizioni reali di esercizio. Il modulo EAPTON 500 Wp vanta una “Low Light Enhanced Performance”, ovvero una capacità ottimizzata di generare energia anche in condizioni di scarsa illuminazione, ampliando le ore utili di produzione energetica giornaliera. La robustezza costruttiva è un altro punto di forza, con una dichiarata resistenza ad ogni tipo di condizione ambientale e una resilienza a severe condizioni meteorologiche, garantendo l’affidabilità dell’impianto anche in contesti climatici difficili. 

La combinazione di efficienza elevata, tecnologia avanzata e affidabilità comprovata rende i moduli Leapton Energy una scelta strategica per progetti fotovoltaici che mirano a massimizzare la produzione di energia e a garantire una performance costante nel corso degli anni.

Tier 1: una garanzia di eccellenza in ambito fotovoltaico

Nel settore fotovoltaico, la classificazione “Tier 1” per i pannelli solari riveste un significato specifico che va oltre la mera qualità costruttiva. Designata da Bloomberg New Energy Finance Corporation, questa categorizzazione identifica i produttori che soddisfano criteri stringenti relativi alla loro solidità finanziaria, integrazione verticale del processo produttivo (dalla cella al modulo), significativa capacità di produzione e un consistente investimento in ricerca e sviluppo. Pertanto, un pannello solare “Tier 1” è primariamente indicativo della stabilità e dell’affidabilità dell’azienda produttrice, suggerendo una maggiore probabilità di supporto a lungo termine, di onorare le garanzie e di mantenere un impegno costante verso l’innovazione tecnologica nel settore dell’energia solare.

Jinko Solar: un leader globale con Tecnologia N-Type e Solida Affidabilità

Il terzo protagonista di rilievo nel panorama dei produttori di pannelli fotovoltaici è Jinko Solar, azienda riconosciuta a livello globale per la sua leadership tecnologica e l’eccellenza nella ricerca, sviluppo e produzione integrata di prodotti fotovoltaici e per l’accumulo di energia. 

Con una presenza in quasi 200 paesi, Jinko Solar si posiziona ai vertici delle vendite globali di fotovoltaico e vanta un modello di produzione a “integrazione verticale” con 10 basi manifatturiere globali. L’azienda è attivamente coinvolta nella definizione degli standard del settore e promuove diverse applicazioni, dal residenziale alle grandi utility. Il suo impegno per la sostenibilità, la qualità e l’innovazione tecnologica, in particolare nella tecnologia N-Type, la collocano tra le aziende più influenti del settore, come testimoniato dai riconoscimenti ottenuti, tra cui la classificazione “AAA” nel PV-Tech ModuleTech Bankability Report e la menzione tra le “50 Smartest Companies in the World” del MIT Technology Review.

Il Modulo Fotovoltaico Monocristallino Jinko Solar 480 Wp TIGER NEO N-TYPE rappresenta un’espressione avanzata dell’impegno di Jinko Solar verso l’innovazione. Questo modulo monofacciale da 480 Wp vanta un’efficienza fino al 22,4%. Oltre a questo fattore, che garantisce un rendimento eccellente, la tecnologia Anti-PID integrata garantisce una maggiore resistenza al fenomeno della degradazione indotta dal potenziale, preservando le prestazioni del modulo nel tempo. La cornice nera conferisce un’estetica elegante e discreta, adatta a diverse applicazioni architettoniche.

L’adozione della tecnologia SMBB (Super Multi Busbar) migliora ulteriormente la captazione della luce solare, riducendo la distanza tra i busbar e la griglia di contatto delle celle e consentendo un significativo aumento di potenza. La tecnologia Multi Busbar contribuisce anche alla riduzione della perdita di Hot Spot, migliorando l’affidabilità e la sicurezza del modulo. 

La resistenza ad ogni tipo di condizione ambientale e la resilienza a severe condizioni meteorologiche assicurano prestazioni costanti nel tempo. La tolleranza positiva della potenza (0 ~+3%) garantisce che il modulo fornisca almeno la potenza nominale dichiarata, se non superiore. 

Costruire pannelli fotovoltaici: le domande frequenti