Le parti essenziali dei pannelli solari sono film fotovoltaici (PV)che trasformano la luce del sole in elettricità. L'indice di rifrazione, la trasmittanza e la riflettanza di questi film hanno un impatto importante sull'efficienza complessiva e sulla perdita di luce dei moduli fotovoltaici. In questo articolo vengono analizzate a fondo le caratteristiche ottiche di tre materiali per film fotovoltaici spesso utilizzati: elastomero poliolefinico (POE), etilene-acetato di vinile (EVA) e polietilene espanso (EPE). Si analizzano le variazioni della loro efficienza di conversione fotovoltaica e della perdita di luce, nonché la loro influenza sulle prestazioni dei moduli fotovoltaici, confrontando i loro indici di rifrazione, i livelli di trasmittanza e le proprietà di riflettanza.

Indice di rifrangenza

La riflessione interna e la propagazione della luce all'interno della struttura della cella solare sono influenzate dall'indice di rifrazione del materiale del film fotovoltaico. I film in POE, EVA ed EPE hanno solitamente indici di rifrazione distinti. In generale, i film in POE hanno un indice di rifrazione più elevato rispetto ai film in EVA ed EPE. Un indice di rifrazione più elevato può favorire l'intrappolamento della luce all'interno della cella solare, aumentando la probabilità di assorbimento della luce e la produzione di elettroni. I film EVA ed EPE, invece, hanno indici di rifrazione più bassi, il che potrebbe portare a una maggiore riflessione della luce al contatto film-aria e a una possibile perdita di luce.

Trasmissione

Il termine "trasmittanza" descrive la capacità di un film fotovoltaico di lasciar passare la luce. Ha un impatto significativo sulla quantità di luce incidente che entra nella cella solare. I film EVA sono noti per la loro elevata trasparenza ottica, che consente il passaggio di una grande quantità di luce. Ottimizzando la quantità di luce solare che raggiunge la cella solare, questa elevata trasmittanza contribuisce ad aumentare l'efficienza di conversione fotovoltaica. Anche i film POE dimostrano qualità di trasmittanza efficaci, ma con valori leggermente inferiori a quelli dei film EVA. Poiché i film EPE sono caratterizzati da celle chiuse, che limitano il flusso luminoso, spesso presentano una trasmittanza più scarsa. Le variazioni di trasmittanza tra questi strati possono avere un impatto sul rendimento energetico totale del modulo fotovoltaico.

Luminanza

La frazione di luce incidente che la superficie di un film fotovoltaico riflette è nota come riflettanza. Una riflettanza elevata può avere come conseguenza una riduzione dell'efficienza di conversione dell'energia e una perdita di luce. Grazie alla loro bassa riflettività, i film EVA sono famosi per far entrare nella cella solare una grande quantità di luce incidente. Questa caratteristica migliora le prestazioni complessive del modulo fotovoltaico e riduce la perdita di luce. Inoltre, i film POE hanno livelli di riflettanza relativamente bassi, il che contribuisce a massimizzare l'uso della luce disponibile. I film EPE possono avere valori di riflettanza più elevati rispetto ai film EVA e POE a causa della loro struttura a celle chiuse e della ridotta trasmittanza. Di conseguenza, la perdita di luce può essere maggiore e la conversione energetica meno efficace.

Effetto sulle prestazioni dei moduli fotovoltaici

L'efficienza di conversione fotovoltaica e le prestazioni complessive dei moduli fotovoltaici sono direttamente influenzate dalle caratteristiche ottiche dei film fotovoltaici, come l'indice di rifrazione, la trasmittanza e la riflettanza. Indici di rifrazione più elevati possono migliorare la capacità della cella solare di catturare e assorbire la luce, aumentando la generazione di elettroni e l'efficienza. Una maggiore quantità di luce incidente può raggiungere la cella solare a livelli di trasmittanza più elevati, incrementando la generazione di energia. La riduzione dei livelli di riflettanza aumenta le prestazioni complessive del modulo e riduce la perdita di luce. Di conseguenza, le prestazioni e la produzione di energia di un modulo fotovoltaico possono essere notevolmente influenzate dalla scelta del materiale del film fotovoltaico.

L'indice di rifrazione, la trasmittanza e la riflettanza dei film fotovoltaici sono caratteristiche ottiche importanti che influenzano il funzionamento e l'efficienza dei pannelli solari. I film POE ed EVA hanno proprietà ottiche desiderabili, tra cui bassa riflettanza, alta trasmittanza e indici di rifrazione moderati; d'altra parte, a causa della loro struttura a celle chiuse, i film EPE hanno solitamente una trasmittanza più bassa ed eventualmente una riflettanza più alta. I produttori e i ricercatori di pannelli solari possono prendere decisioni ben informate sulla selezione dei materiali, sull'ottimizzazione dell'efficienza di conversione fotovoltaica e sulla minimizzazione della perdita di luce nei moduli fotovoltaici esaminando attentamente le proprietà ottiche di questi film.