Panoul solar

Un panou solar fotovoltaic spre deosebire de un Panou solar termic transformă energia luminoasă din razele solare direct în energie electrică. Componentele principale ale panoului solar reprezintă celulele solare.

Panourile solare se utilizează separat sau legate în baterii pentru alimentarea consumatorilor independenți sau pentru generarea de curent electric ce se livrează în rețeaua publică.

Un panou solar este caracterizat prin parametrii săi electrici cum ar fi tensiunea de mers în gol sau curentul de scurtcircuit.

Pentru a îndeplini condițiile impuse de producerea de energie electrică, celulele solare se vor asambla în panouri solare utilizând diverse materiale, ceea ce va asigura:

• protecție transparentă împotriva radiațiilor și intemperiilor
• legături electrice robuste
• protecția celulelor solare rigide de acțiuni mecanice
• protecția celulelor solare și a legăturilor electrice de umiditate
• asigurare unei răciri corespunzătoare a celulelor solare
• proteția împotriva atingerii a elementelor componente conducătoare de electricitate
• posibilitatea manipulării și montării ușoare

Se cunosc diferite variante de construcție a modelelor existente de panouri solare. În continuare descriem construcția modelului cel mai răspândit în momentul de față.

Construcția unui panou solar obișnuit

• Un geam (de cele mai multe ori geam securizat monostrat) de protecție pe fața expusă la soare,
• Un strat transparent din material plastic (etilen vinil acetat, EVA sau cauciuc siliconic) în care se fixează celulele solare,
• Celule solare monocristaline sau policristaline conectate între ele prin benzi de cositor,
• Caserarea feței posterioare a panoului cu o folie stratificată din material plastic rezistent la intemperii fluorura de poliviniliden (Tedlar) și Polyester,
• Priză de conectare prevăzută cu diodă de protecție respectiv diodă de scurtcircuitare (vezi mai jos) și racord,
• O ramă din profil de aluminiu pentru protejarea geamului la transport, manipulare și montare, pentru fixare și rigidizarea legăturii

Fabricarea panoului solar

Fabricarea începe întotdeauna de pe partea activă expusă la soare. La început se pregătește și se curăță un geam de mărime corespunzătoare. Pe acesta se așează un strat de folie de etilen vinil acetat, EVA adaptat profilului celulelor solare utilizate. Celulele solare vor fi legate cu ajutorul benzilor de cositor în grupe (șiruri - strings) care mai apoi se așează pe folia de EVA după care se face conectarea grupelor între ele și racordarea la priza de legătură prin lipire. În final totul se acoperă cu o folie EVA și peste aceasta o folie tedlar. Pasul următor constă în laminarea panoului în vacuum la 150 °C. În urma laminării din folia EVA plastifiată, prin polimerizare, se va obține un strat de material plastic ce nu se va mai topi și în care celulele solare sunt bine incastrate și lipite strâns de geam și folia de tedlar. După procesul de laminare, marginile se vor debavura și se va fixa priza de conectare în care se vor monta diodele de bypass. Totul se prevede cu o ramă metalică, se măsoară caracteristicile și se sortează după parametrii electrici după care se împachetează.

Alte tipuri de panouri

• panouri laminate sticla-sticla
• panouri sticla-sticla utilizând rășini aplicate prin turnare
• panouri cu strat subțire (CdTe, CIGSSe, CIS, a-Si) pe suprafețe de sticlă sau aplicate ca folie flexibilă
• panouri concentrator
  Lumina solară se concentrează cu ajutorul unui dispozitiv Optic pe celule solare de dimensiuni mai mici. Astfel utilizând lentile comparativ mai ieftine pentru a crea un fascicol de lumină mai subțire, se economisește material semiconductor care este mai scump. Sistemele cu concentrator sunt utilizate de cele mai multe ori la celule solare din semiconductori pe bază de elemente din grupa III-V. Pentru că utilizarea lentilelor impune ca razele solare să cadă perpendicular pe acestea, va fi nevoie de un sistem de orientare mecanică în funcție de poziția soarelui.
• Colector cu fuorescență
  Acest tip deosebit de panou solar transformă lumina incidentă, prin intermediul unui strat de material sintetic, în radiație de o lungime de undă acordată pe frecvența de absorbție maximă din celula solară. În acest scop materialul sintetic este impurificat cu un pigment fluorescent. Lumina solară este absorbită de pigment și reemisă cu o lungime de undă mai mare. Această lumină generată părăsește stratul de material sintetic doar pe o anumită direcție bine determinată pe toate celelalte direcții fiind reflectetă și astfel reținută în material. Pe direcția emisie se așează celulele solare ce sunt optimizate pe lungimea de undă emisă de pigment. Prin aplicare mai multor straturi de material sintetic și celule solare acordate pe lungimi de undă diferite, se poate mări randamentul deoarece se poate acoperi un spectru mai larg decât cu panourile solare obișnuite

 Reciclare

Cu toate că durata de viață a panourilor solare este de 20-40 ani, în prezent se acumulează deja deșeuri de ordinul a sutelor de tone anual(2004). Pe plan mondial singura instalație pilot de reciclare a celulelor solar de siliciu cristalin se află în Freiberg-Germania. Aici la o temperatură de 600°C se ard materialele sintetice incluse în panouri, rezultând sticlă, metal, material de umplere și celulele solare. Aceste celule pot fi reutilizate după prelucrare cu pierderi minime de material.