FORMULAZIONE DI INCAPSULANTI POLIMERICI PER MODULI FOTOVOLTAICI BIFACCIALI HJT

Il crescente interesse per la salvaguardia dell’ambiente, principalmente motivato dai disastri naturali che sono incorsi numerosi nell’ultimo ventennio, ha dato un’ulteriore spinta alla ricerca sulle fonti di energia “green” rinnovabile non derivanti da combustibili fossili, che permetta all’uomo di continuare a provvedere ai propri fabbisogni in maniera più “rispettosa”. Infatti, le fonti energetiche rinnovabili che il nostro pianeta ci mette a disposizione sono innumerevoli: dall’energia meccanica ed elettrica prodotta dal vento, alle biomasse, la cui combustione in appositi impianti permette generazione termica e cogenerazione di calore ed elettricità; l’energia prodotta dalle maree e dalle correnti marine o, ancora, fonti di energia idroelettrica che sfruttano le precipitazioni tramite il dislivello di acque. Ma tra tutte queste fonti energetiche rinnovabili, quella che potrebbe di sicuro essere la più sfruttata per la produzione di energia è rappresentata dal Sole. Lo sfruttamento dell’irraggiamento solare, infatti, ha assunto un ruolo fondamentale nella ricerca e nello sviluppo di tecnologie che possano convertire la luce solare in energia elettrica e renderla fruibile a tutti in maniera semplice e, ultimamente, anche non eccessivamente onerosa dal punto di vista economico. Questo lavoro di ricerca di dottorato ha avuto come focus cercare di trovare nuove soluzioni per la realizzazione di un componente fondamentale per la produzione di moduli fotovoltaici di ultima generazione, nello specifico moduli fotovoltaici bifacciali con tecnologia ad etero-giunzione di silicio amorfo e cristallino; tale componente è rappresentata dall’incapsulante polimerico, il quale ha il compito di salvaguardare e proteggere l’intero modulo fotovoltaico e tutte le sue componenti interne, dall’azione usurante delle condizioni ambientali. Scopo principale di un’incapsulante fotovoltaico è quindi, riuscire a tutelare il funzionamento delle celle fotovoltaiche dagli stress atmosferici; dunque le principali proprietà che tale componente deve avere sono: elevata barriera contro l’ingresso di acqua, ossigeno o altri gas; elevate proprietà ottiche, ovvero di trasparenza nel dominio del visibile (per evitare un abbassamento del rendimento delle celle fotovoltaiche le quali in condizioni di una non adeguata trasparenza non riuscirebbero ad incamerare una sufficiente energia irradiata dal sole per poi convertirla); una buona adesione con le altre componenti del modulo, quali le celle ed i vetri esterni, al fine di evitare delaminazione e/o ingresso di umidità. In questo lavoro si è provveduto alla formulazione e caratterizzazione di materiali alternativi per l’incapsulamento fotovoltaico, avendo come base di riferimento i materiali attualmente in uso. A tal proposito si è cercato di migliorare le prestazioni di tali materiali, creando delle miscele polimeriche contenenti agenti reticolati e additivi utili allo scopo. Dallo studio della bibliografia e dall’esperienza del tutor aziendale, si sono evinte due problematiche ricorrenti: la prima è dovuta all’ingiallimento dell’incapsulante sottoposto all’azione dell’irraggiamento, che se troppo precoce abbassa notevolmente le prestazioni dell’intero modulo; la seconda è dovuta alla delaminazione dei moduli nel corso della loro vita utile. Dunque, si è cercato di trovare una soluzione a tali problematiche, le quali, se risolte, porterebbero ad un notevole incremento delle prestazioni e ad una maggiore durata nel tempo dei dispositivi. Nel primo capitolo di questa tesi di dottorato si è voluto inserire qualche riferimento storico riguardante gli inizi dello sviluppo della tecnologia Fotovoltaica, fino ad arrivare alla tecnologia dei moduli bifacciali ad etero-giunzione di silicio amorfo e cristallino prodotta dalla 3 SUN S.r.l. in collaborazione con ENEL GREEN POWER. A seguire, nel secondo capitolo, verranno riportati degli studi che ci sono in letteratura, riguardanti gli attuali incapsulanti fotovoltaici, quelli che si sono adoperati in passato e che sono stati sostituiti con nuove tecnologie, alle volte non più performanti ma di sicuro più economiche; i processi di laminazione dei moduli fotovoltaici, nonché le problematiche tecniche legate ad essi. Gli ultimi capitoli della tesi riportano i risultati sperimentali ottenuti, relativi alla formulazione dei materiali, alle tecniche di lavorazione e di caratterizzazione ed infine, le conclusioni alle quali si è giunti.