Quali caratteristiche garantiscono un’elevata efficienza di conversione del vetro per pannelli solari per uso esterno?

Chiarezza ottica e integrità strutturale: vetro per pannelli solari temprato a basso contenuto di ferro

Come il vetro a basso contenuto di ferro migliora la trasmissione della luce (91-94%)

Il vetro utilizzato nei pannelli solari standard viene prodotto con ossidi di ferro, che conferiscono al vetro una tinta verde e ne causano l’assorbimento di parte della luce solare. Ciò comporta un assorbimento della luce visibile pari a circa il 15%. Quando i produttori impiegano vetro a basso contenuto di ferro, il tenore di ferro viene ridotto a <0,01% e l’assorbimento della luce visibile migliora fino al 91–94%. Questo miglioramento del 6–9% è significativo in termini di produzione energetica. Studi hanno dimostrato che i pannelli sono in grado di generare lo 0,5–0,8% in più di potenza per ogni punto percentuale di miglioramento nella trasmissione della luce. Cosa rende quindi questi pannelli più trasparenti? La sabbia di quarzo utilizzata nella produzione è stata trattata per rimuovere le impurità responsabili delle colorazioni iridescenti, che possono influenzare l’efficienza dei pannelli. I pannelli realizzati con vetro a basso contenuto di ferro e ad alta trasmissione offrono un vantaggio prestazionale e catturano ogni fotone disponibile. È per questo motivo che molti esperti ritengono essenziale, ai fini delle prestazioni ottimali, l’uso di vetro a basso contenuto di ferro.

Vantaggi del vetro temprato: resistenza agli urti, stabilità termica e sicurezza

Il vetro per pannelli solari temprato termicamente viene prodotto mediante un processo che prevede il riscaldamento del vetro a circa 620 gradi Celsius, seguito da un raffreddamento controllato. Questo processo genera una pressione sulla superficie, rendendo il vetro circa quattro volte più resistente e in grado di resistere all’impatto di grandine fino a 90 km/h, superando i requisiti della norma IEC 61215. In un test sul campo condotto lo scorso anno, i pannelli realizzati con vetro temprato hanno mostrato una riduzione del 78% dei pannelli rotti rispetto ai pannelli realizzati con vetro standard. Il vetro temprato è inoltre dimostrato resistere a temperature estreme comprese tra -40 e +85 gradi Celsius, senza sviluppare crepe dovute a sollecitazioni termiche. Questo vetro garantisce inoltre un esito più sicuro in caso di rottura: nel triste evento in cui il vetro si rompa, anziché frammentarsi in schegge irregolari e taglienti come avviene per il vetro comune, il vetro temprato si frantuma in numerosi piccoli pezzi, meno pericolosi per gli operatori che installano e manutengono i pannelli. Il vetro temprato rappresenta una scelta eccellente per pannelli solari esposti per lunghi periodi a condizioni meteorologiche avverse ed estreme.

Ingegneria avanzata delle superfici: rivestimenti autopulenti e antiriflesso per vetri di pannelli solari

Rivestimenti antiriflesso nanostrutturati: trasmissività superiore al 96\% per tutte le lunghezze d’onda dello spettro fotovoltaico

I rivestimenti antiriflesso sono fenomeni legati a un rivestimento AR utilizzato per ridurre le riflessioni eccezionali che si verificano sulla superficie in vetro dei pannelli solari e si basano sul principio dell'interferenza distruttiva. Queste nanostrutture di rivestimento AR sono progettate come cristalli fotonici o vetro nano per guidare e aumentare la quantità di radiazione solare diretta verso le celle fotovoltaiche posizionate sul lato posteriore del vetro di copertura, nonché per incrementare la radiazione solare che attraversa il vetro. La radiazione solare utile alla conversione energetica da parte delle celle fotovoltaiche ricade nell'intervallo compreso tra 300 e 1200 nanometri. Il vetro non trattato riflette circa l'8% della radiazione solare incidente, mentre il vetro dotato di rivestimenti AR riflette meno del 2% della radiazione solare incidente. Tali rivestimenti consentono inoltre miglioramenti significativi delle prestazioni durante le ore del giorno in cui i pannelli solari si trovano bassi sull'orizzonte, a causa dell'incidenza obliqua della radiazione solare. Rivestimenti ibridi fotocatalitici a base di TiO₂ + idrofilici riducono le perdite dovute all’accumulo di sporco del 15–30%

Le superfici autodetergenti sono create mescolando biossido di titanio fotocatalitico (TiO₂) con rivestimenti idrofilici. I rivestimenti idrofilici consentono all'acqua di diffondersi uniformemente su una superficie e, sotto luce UV, il TiO₂ catalizza la degradazione dei contaminanti organici. L’effetto combinato di questi due componenti determina la rimozione dei contaminanti. Studi industriali del 2023 confermano che questo rivestimento a doppia azione riduce annualmente la perdita di efficienza legata all’accumulo di sporco del 15–30%.

Tipo di rivestimento Funzione Guadagno prestazionale

Antiriflesso Minimizza la riflessione della luce Trasmittanza >96%

TiO₂ idrofilico Degrada i detriti + consente il risciacquo Riduzione della perdita per accumulo di sporco del 15–30%

Resistenza agli UV e resilienza ambientale del vetro per pannelli solari

Durante la vita operativa di un pannello solare, il vetro protegge le celle solari dalle radiazioni UV, dalle temperature estreme e dagli agenti ambientali. Il vetro non specificatamente sviluppato per l’uso nei pannelli solari diventa opaco a causa dell’esposizione ai raggi UV. Tale esposizione provoca inoltre lo sviluppo di microfessurazioni nel vetro. Ogni anno, le microfessurazioni riducono la trasmissione luminosa del vetro di circa lo 0,5%. Sono attualmente disponibili prodotti di vetro temprato recentemente sviluppati con basso contenuto di ferro e con ossido di cerio disperso uniformemente nel vetro. Questi tipi di vetro mantengono una trasmissione luminosa di circa il 92% per tutta la durata del pannello (25 anni). Gli strati protettivi del pannello solare funzioneranno in modo ottimale per tutta la vita operativa del pannello solare.

La resilienza ambientale dei moduli in vetro comprende caratteristiche che vanno oltre la protezione contro i raggi ultravioletti, ad esempio:

Resistenza agli shock termici: la resistenza agli shock termici consente di sopportare variazioni di temperatura da -40 a +120 gradi Celsius senza microfessurazioni

Barriera all'umidità: trasmissione del vapore acqueo (WVTR) < 0,01 g/m²/giorno, che previene la corrosione galvanica delle leghe incorporate nel vetro

Impatto della grandine: i moduli in vetro sono certificati secondo lo standard IEC 61215 per grandini di diametro 25 mm che colpiscono il vetro a una velocità di 23 m/sec

La costruzione dei moduli garantisce una perdita di potenza inferiore allo 0,3% annuo. È pertanto noto che, dopo 30 anni, la maggior parte dei moduli (anche quelli installati nelle località più ostili, ad esempio deserti, zone costiere con acqua salata o città litoranee) rimarrà funzionante e manterrà almeno l’85% della potenza iniziale. Ciò che un tempo i produttori definivano protezione del vetro è oggi evoluto in caratteristiche più avanzate dei moduli fotovoltaici, come prestazioni del sistema migliorate e maggiore durata.

Domande frequenti

Qual è il significato del vetro a basso contenuto di ferro nei pannelli solari?

Poiché il vetro a basso contenuto di ferro presenta una maggiore trasmissione della luce visibile e un’efficienza superiore nella produzione di energia solare rispetto al vetro comune.

Quali sono i vantaggi del vetro temprato nei pannelli solari?

Poiché il vetro temprato è molto più resistente del vetro comune, la sua maggiore resistenza termica, agli urti e alla rottura garantisce una maggiore sicurezza e un utilizzo prolungato dei pannelli solari. Qual è lo scopo del rivestimento antiriflesso sui pannelli solari?
Lo scopo del rivestimento antiriflesso è aumentare l’efficienza dei pannelli solari riducendo la quantità di luce solare riflessa dalle celle fotovoltaiche.

A quale scopo viene impiegato il biossido di titanio (TiO₂) nei pannelli solari?
Si dice che il biossido di titanio (TiO₂) abbia proprietà autodetergenti, il che è utile per ridurre le perdite dovute all’accumulo di sporco, grazie alla degradazione dei materiali organici che agevola il processo di pulizia con acqua.