I pannelli solari vengono sviluppati attraverso un processo complesso che combina ricerca scientifica, competenza ingegneristica e tecnologia di produzione. Lo sviluppo dei pannelli solari inizia con la selezione e il perfezionamento di materiali in grado di convertire in modo efficiente la luce solare in elettricità. Scienziati e ingegneri conducono ricerche per migliorare l’efficienza e la durata delle celle solari, che sono le unità fondamentali dei pannelli solari responsabili della conversione della luce solare in energia elettrica.
Per creare pannelli solari, i produttori iniziano con la produzione di celle solari, generalmente realizzate con materiali a base di silicio. Il processo inizia con la raffinazione del silicio grezzo in wafer di silicio ad elevata purezza. Questi wafer vengono sottoposti a processi di drogaggio per creare le proprietà elettriche necessarie che consentano loro di generare elettricità quando esposti alla luce solare. Vengono applicati strati multipli di rivestimenti conduttivi e antiriflesso per migliorare l’assorbimento della luce e il flusso di elettroni all’interno della cella solare.
La realizzazione di pannelli solari comporta l’assemblaggio di queste celle solari in moduli o pannelli. Le celle solari sono interconnesse mediante saldatura o adesivi conduttivi su una struttura di supporto, solitamente in vetro o materiale polimerico durevole. I pannelli vengono quindi incapsulati con strati di materiali protettivi, come etilene vinil acetato (EVA) e vetro temperato, per resistere alle condizioni esterne e garantire la longevità. Vengono aggiunti collegamenti elettrici per convogliare l’elettricità generata dalle celle solari al sistema di alimentazione esterno.
Le materie prime per i pannelli solari includono principalmente il silicio, che è l’elemento più abbondante sulla Terra dopo l’ossigeno. Il silicio ad elevata purezza viene estratto dalla sabbia silicea e sottoposto a diverse fasi di purificazione per rimuovere le impurità e ottenere la struttura cristallina richiesta per la produzione di celle solari. Altri materiali essenziali includono metalli conduttivi per contatti elettrici, vetro o polimeri per l’incapsulamento di pannelli e vari rivestimenti e adesivi per migliorare prestazioni e durata.
Il silicio è il materiale predominante utilizzato per realizzare i pannelli solari, in particolare sotto forma di wafer di silicio. Questi wafer sono prodotti da lingotti di silicio purificato attraverso un processo chiamato crescita e affettamento dei cristalli. I wafer di silicio fungono da base per le celle solari, dove vengono sottoposti a ulteriore lavorazione per creare le proprietà elettriche necessarie per convertire la luce solare in elettricità. Lo sviluppo di pannelli solari a base di silicio ha favorito progressi nelle tecniche di produzione e miglioramenti dell’efficienza, rendendo l’energia solare un’alternativa praticabile e sostenibile alla generazione di elettricità convenzionale basata su combustibili fossili.
