La differenza tra pannelli monocristallini e policristallini parte dal modo in cui viene prodotta la cella di silicio. Le celle monocristalline vengono ricavate da un unico cristallo di silicio, mentre le celle policristalline si ottengono raffreddando il silicio fuso in uno stampo, formando così più strutture cristalline. Questa differenza di produzione si riflette direttamente sull’efficienza: oggi l’efficienza delle celle monocristalline si colloca generalmente tra il 20% e il 23%, mentre quella delle celle policristalline rimane tra il 15% e il 18%.

In pratica, questo significa che installando pannelli monocristallini sulla stessa superficie si ottiene una potenza installata maggiore. I pannelli policristallini in passato offrivano un vantaggio in termini di costo per watt, ma negli ultimi anni, con l’aumento dei volumi di produzione del monocristallino, questa differenza di prezzo si è ridotta sensibilmente. Sono anche facili da distinguere visivamente: i pannelli monocristallini sono quasi neri e uniformi, mentre quelli policristallini presentano un aspetto bluastro e marezzato.

Di seguito confrontiamo in dettaglio i due tipi di pannelli in termini di efficienza, comportamento alle temperature, spazio richiesto, costi e idoneità al progetto.

Che Cos’è un Pannello Monocristallino e Come Viene Prodotto?

I pannelli monocristallini si basano su un metodo chiamato processo Czochralski. Un seme monocristallino viene immerso nel silicio fuso e lentamente ruotato mentre viene estratto verso l’alto. Al termine del processo si ottiene un lingotto cilindrico a struttura monocristallina. Il lingotto viene poi tagliato in sottili wafer per formare le celle.

Una struttura monocristallina significa che gli elettroni incontrano meno ostacoli all’interno della cella. Poiché non vi sono confini tra cristalli, le perdite di corrente sono inferiori e dalla stessa quantità di luce si produce più elettricità. Anche l’aspetto smussato degli angoli delle celle deriva da questo processo, perché ricavando celle quadrate da un lingotto cilindrico gli angoli risultano tagliati.

Questo metodo richiede più energia e più tempo. Durante il taglio del lingotto una parte del silicio viene persa sotto forma di polvere. Per questo motivo, storicamente, la produzione dei pannelli monocristallini è stata più costosa. Tuttavia, con l’aumento della scala produttiva e il progresso delle tecnologie delle celle, questa differenza di costo si è in gran parte ridotta.

Oggi quasi tutti i pannelli ad alta potenza di nuova generazione presenti sul mercato sono basati su tecnologia monocristallina. Anche i moduli da 550 W e oltre rientrano in questa categoria.

Struttura e Caratteristiche Distintive dei Pannelli Policristallini

Nei pannelli policristallini il silicio viene fuso, versato in uno stampo rettangolare e lasciato raffreddare. Durante il raffreddamento si formano molti piccoli cristalli all’interno del materiale. I confini tra questi cristalli rallentano parzialmente il movimento degli elettroni, lasciando l’efficienza alcuni punti percentuali al di sotto di quella dei pannelli monocristallini.

Il processo produttivo è più breve e richiede meno energia. Anche lo spreco di silicio è inferiore, perché lo stampo è direttamente di forma quadrata e non vi sono perdite agli angoli. Per questo motivo, per molti anni i pannelli policristallini sono stati una soluzione economica molto utilizzata nei grandi impianti.

Un’altra caratteristica dei pannelli policristallini è un coefficiente di temperatura leggermente più elevato rispetto ai monocristallini. In altre parole, all’aumentare della temperatura, la perdita di produzione è un po’ maggiore. Nelle regioni con clima caldo questo dettaglio incide sul calcolo della produzione annuale.

Oggi la produzione di pannelli policristallini è diminuita in modo significativo. Tuttavia, è ancora possibile trovarli in alcune scorte e in progetti orientati al contenimento del budget.

Confronto in Termini di Efficienza e Potenza

Quando si confronta l’efficienza, non bisogna considerare soltanto il valore in watt riportato sull’etichetta del pannello, ma anche la superficie necessaria per produrre quella potenza. Due pannelli possono entrambi produrre 400 W, ma quello policristallino occuperà una superficie maggiore.

Le principali differenze possono essere riassunte come segue:

• Efficienza della cella: Generalmente tra il 20% e il 23% per il monocristallino e tra il 15% e il 18% per il policristallino.
• Potenza per metro quadrato: I pannelli monocristallini offrono circa il 20%–25% di potenza installata in più sulla stessa superficie.
• Coefficiente di temperatura: Nei pannelli monocristallini la perdita per ogni grado di aumento della temperatura della cella è generalmente inferiore.
• Comportamento in condizioni di scarsa illuminazione: I pannelli monocristallini iniziano a produrre prima al mattino e continuano più a lungo la sera e con cielo nuvoloso.
• Degrado nel lungo periodo: La perdita annuale di prestazioni è simile per entrambi i tipi, ma poiché i pannelli monocristallini partono da un’efficienza iniziale più elevata, al 25° anno mantengono una produzione superiore.

Per vedere chiaramente l’impatto di queste differenze sull’investimento, è utile calcolare la produzione annuale per pannello. Quanta energia produce un pannello solare il nostro approccio di calcolo rende più semplice confrontare i due tipi di pannello per il proprio sito.

Spazio Necessario e Utilizzo del Terreno

Nei progetti con spazio limitato, la scelta del tipo di pannello diventa una necessità tecnica. Le installazioni su tetto dispongono di una superficie utile ridotta e, per raggiungere la potenza installata prevista, è necessario utilizzare il pannello con la maggiore produzione per metro quadrato. In questo caso, il monocristallino è quasi l’unica scelta.

Negli impianti a terra la situazione cambia leggermente. Se si dispone di una grande superficie, è possibile raggiungere la stessa potenza installata anche con pannelli policristallini, ma saranno necessari più pannelli, più strutture di supporto e linee di cavo più lunghe. Questi costi spesso annullano il risparmio ottenuto sul prezzo dei pannelli.

L’aumento del numero di pannelli prolunga anche i tempi di manodopera. Montaggio, cablaggio e messa in servizio aumentano in funzione del numero di moduli. Valutare quindi il costo totale basandosi soltanto sul prezzo del pannello può essere fuorviante.

Un altro modo per utilizzare il terreno in modo efficiente è mantenere i pannelli perpendicolari al sole durante tutta la giornata. Sistema di inseguimento solare nei siti che lo utilizzano, la produzione annuale aumenta in modo significativo con lo stesso numero di pannelli.

Cosa Considerare nel Calcolo dei Costi?

Il prezzo del pannello da solo non determina il costo totale dell’investimento. Per comprendere il reale peso economico del progetto, è necessario valutare insieme diversi elementi:

1. Prezzo unitario del pannello: Il confronto deve essere effettuato in base al costo per watt, non al prezzo per singolo pannello.
2. Struttura e montaggio: Con l’aumento del numero di pannelli aumentano anche i costi della struttura portante e della manodopera.
3. Cavi e materiale elettrico: In un sistema distribuito su una superficie più ampia aumentano la lunghezza dei cavi DC e le relative perdite.
4. Costo del terreno: Se il terreno deve essere acquistato o affittato, la differenza di superficie necessaria incide direttamente sul budget.
5. Ricavo annuale dalla produzione: La produzione aggiuntiva ottenuta sulla stessa superficie riduce il periodo di ammortamento.

Quando questi cinque elementi vengono calcolati insieme, nella maggior parte dei progetti la differenza di prezzo iniziale dei pannelli monocristallini viene recuperata nei primi anni. Il vantaggio diventa ancora più evidente nelle aree in cui terreno e strutture hanno costi elevati.

Durata, Garanzia e Prestazioni nel Lungo Periodo

Se installati correttamente, entrambi i tipi di pannello possono produrre energia per 25–30 anni. I produttori offrono generalmente una garanzia prodotto di 12 anni e una garanzia di rendimento di 25 anni. La garanzia di rendimento assicura che il pannello mantenga una determinata percentuale della potenza iniziale alla fine del 25° anno.

Per i pannelli monocristallini questa percentuale garantita è più elevata nella maggior parte dei marchi. Il tasso di degrado annuale è generalmente intorno allo 0,4%–0,5%. Nei pannelli policristallini può essere leggermente superiore. Anche se la differenza sembra piccola su base annuale, dopo 25 anni si riflette sulla produzione totale.

Un altro fattore che determina la durata del pannello è la resistenza meccanica. Spessore del vetro, profilo del telaio e qualità della laminazione influenzano direttamente la robustezza indipendentemente dal tipo di pannello. Per questo motivo è opportuno verificare le certificazioni relative ai test di grandine, vento e carico neve. Durata dei pannelli solari le nostre valutazioni su questo tema offrono un quadro dettagliato.

Quale Pannello È Più Adatto a Quale Progetto?

Per installazioni su tetto e progetti residenziali, i pannelli monocristallini sono nettamente la scelta principale. Poiché l’obiettivo è massimizzare la produzione in uno spazio limitato, la differenza di efficienza incide direttamente sul tempo di ritorno dell’investimento. Anche dal punto di vista estetico, l’aspetto nero uniforme è preferito da molti utenti.

La stessa logica vale per i tetti industriali e i sistemi orientati all’autoconsumo. Raggiungere la potenza installata necessaria a coprire l’intero consumo dipende da un utilizzo efficiente della superficie del tetto. In questi progetti, la scelta del pannello determina quanto bene la curva di produzione coincide con quella dei consumi.

Negli impianti realizzati su grandi terreni, la decisione dipende dall’equilibrio tra budget e costo del terreno. Se il terreno è economico e ampio, i pannelli policristallini possono ancora essere valutati. Tuttavia, la disponibilità di scorte è diminuita e possono verificarsi difficoltà di approvvigionamento.

In sintesi, nelle attuali condizioni di mercato i pannelli monocristallini rappresentano la scelta più razionale nella maggior parte degli scenari. Nella decisione, il marchio, la tecnologia della cella e le condizioni di garanzia sono importanti almeno quanto la struttura cristallina.

Un Tema Importante Quanto la Scelta del Pannello: l’Angolo Rispetto al Sole

Indipendentemente dal tipo di pannello, la variabile più importante per la produzione è l’angolo con cui la luce colpisce il modulo. Nei sistemi fissi il pannello riceve i raggi solari perpendicolarmente solo per un periodo limitato della giornata. Nelle ore restanti, una parte della luce incidente viene riflessa e persa.

I sistemi di inseguimento muovono i pannelli seguendo il sole durante il giorno per eliminare questa perdita. Nei sistemi a un asse, l’aumento della produzione annuale è generalmente compreso tra il 25% e il 35%. Nei sistemi a due assi può essere ancora maggiore. Questo incremento è diverse volte superiore alla differenza di efficienza tra monocristallino e policristallino.

Le prestazioni sul campo dei sistemi di inseguimento dipendono dalla qualità dei componenti meccanici. Riduttore per inseguitore solare, boccole di supporto e pannelli di controllo contribuiscono a garantire un funzionamento affidabile del sistema per 25 anni.

Valutare il sistema di movimentazione insieme alla scelta dei pannelli durante la pianificazione dell’investimento può ridurre sensibilmente il periodo di ammortamento.