Un singolo pannello fotovoltaico, considerato da solo, è una piccola “fabbrica di elettricità” priva di parti in movimento.
Cerchiamo, nel modo più semplice possibile, di spiegare come funziona davvero: innanzitutto dal raggio di sole — o, più in generale, dall’intensità della luce anche in assenza di cielo sereno — si passa poi alla produzione della corrente che scorre nei cavi posti sul retro del pannello e che, di conseguenza, è pronta per essere utilizzata oppure immessa nell’impianto di casa.
Com’è fatto un pannello fotovoltaico
Un pannello standard (per uso residenziale) è composto da:
- Celle fotovoltaiche: di solito 60, 72 o 108 celle (oggi spesso “half cut”), fatte principalmente di silicio.
- Vetro frontale: vetro temperato, protegge dalle intemperie e lascia passare la luce.
- Strato EVA (colla trasparente): incapsula le celle e le incolla tra vetro e backsheet.
- Backsheet: pellicola plastica posteriore, protegge dall’umidità.
- Cornice in alluminio: dà rigidità meccanica e facilita il fissaggio.
- Scatola di giunzione (junction box): dietro, dove arrivano i cavi con + e – e dove sono alloggiati i diodi bypass.
Dentro il pannello, le singole celle sono collegate tra loro in serie per sommare la tensione.
La cella fotovoltaica: il “mattoncino” base
Cosa succede quando arriva la luce
(effetto fotovoltaico)
La cella fotovoltaica classica è in silicio e funziona come una giunzione p-n (tipo un diodo):
- Si prende una lastrina di silicio drogata di tipo p (con “buchi” in eccesso).
- Su un lato si fa una zona di tipo n (con elettroni in eccesso).
- Dove p e n si incontrano, nasce la giunzione p–n, che crea un campo elettrico interno.
Questo campo elettrico è la chiave del funzionamento: separa le cariche positive e negative generate dalla luce.
Quando la luce del sole colpisce la cella:
- I fotoni (particelle di luce) vengono assorbiti dal silicio.
- Ogni fotone abbastanza “energetico” può liberare un elettrone da un atomo di silicio.
- Si genera così una coppia elettrone – lacuna (carica negativa e carica positiva).
- Il campo elettrico della giunzione p-n spinge:
- gli elettroni verso il lato n,
- le lacune verso il lato p.
Risultato: sulle due facce della cella si crea una differenza di potenziale (tensione).
Se colleghi un carico (es. una resistenza, l’inverter), gli elettroni iniziano a muoversi: è la corrente elettrica.
Collegamento delle celle:
come si arriva al pannello
Una singola cella al silicio:
- Ha una tensione a vuoto di circa 0,55–0,65 V.
- Può fornire una corrente di qualche ampere (dipende da superficie e luce).
Per ottenere valori utilizzabili:
- si collegano molte celle in serie → le tensioni si sommano.
- ad esempio, 60 celle da 0,6 V ≈ 36 V a vuoto.
- la corrente rimane quella di una cella singola (perché sono in serie).
Il risultato è il modulo/pannello fotovoltaico:
- Tensione a vuoto (Voc) tipica: 38–45 V (per pannelli “classici” 60 celle).
- Corrente di corto circuito (Isc): tipicamente fra 9 e 12 A, a seconda della potenza.
La potenza di picco (Wp) è:
P = V × I nelle condizioni standard (STC: 1000 W/m², 25 °C cella, spettro AM 1.5).
La curva I–V:
perché il pannello ha un “punto migliore”
Il pannello non dà sempre la stessa combinazione di tensione e corrente.
Se lo “carichi” in modo diverso, la coppia V–I cambia.
- A corto circuito (morsetti collegati direttamente) → V ≈ 0, I = Isc (massima corrente).
- A vuoto (nessun carico) → I ≈ 0, V = Voc (massima tensione).
- Nel mezzo c’è un punto dove P = V × I è massima: è il punto di massima potenza (MPP).
L’inverter di impianto fotovoltaico usa un MPPT (Maximum Power Point Tracker) per “regolare” quanto il pannello viene caricato e tenerlo sempre vicino a questo punto di massima potenza.
