Qual è l’efficienza dei pannelli fotovoltaici colorati?

Sebbene la stragrande maggioranza dei pannelli solari sia disponibile in nero o blu molto scuro (e talvolta verde scuro), potresti essere sorpreso di apprendere che i pannelli solari colorati stanno iniziando a guadagnare un po’ di popolarità. I pannelli solari in genere sono disponibili in nero, blu scuro o verde scuro, ma aziende come Kameleon e Sunovation stanno sviluppando pannelli solari in altri colori, tra cui colori a tinta unita, fantasia e tonalità metalliche. Ad esempio, Sunovation offre una varietà di colori per i suoi pannelli solari tra cui blu, nero, rosso, argento e oro. Kameleon è ancora più esotico con 16 diverse opzioni di colore tra cui scegliere. Ma qual è l’efficienza dei pannelli fotovoltaici colorati?

Il fotovoltaico integrato negli edifici (BIPV) ha suscitato un crescente interesse commerciale negli ultimi anni a causa di una crescente attenzione all’utilizzo efficiente del territorio e alla generazione di energia rinnovabile locale. Gli aspetti estetici devono essere considerati quando i pannelli fotovoltaici vengono applicati come elementi costruttivi. I colori possono essere aggiunti riflettendo parte della luce solare che altrimenti potrebbe essere utilizzata per la generazione di elettricità.

Diversi autori hanno riportato misurazioni dell’efficienza di conversione della potenza della cella (PCE) per vari colori. Le efficienze variavano dal 10,7 al 14,2% per 7 diversi colori realizzati con un rivestimento antiriflesso a doppio strato (DLAR). Rispetto al 14,6% di un colore scuro, ciò corrisponde a una perdita di potenza relativa dal 10 al 27%. Il DLAR è stato utilizzato anche per creare quattro colori, con PCE compreso tra il 16,1 e il 17,0%.

Un altro esperimento DLAR ha portato a valori di PCE dal 15,9 al 16,4% [16], ma non è stato misurato alcun riferimento. L’uso del rivestimento singolo e multistrato per produrre 10 colori ha comportato perdite relative dall’8 al 33%. Quattro colori creati da rivestimenti di interferenza multistrato hanno comportato una perdita di efficienza relativa dal 16 al 24%. Un colore bianco brillante creato con un rivestimento multistrato ha causato una perdita relativa del 40%.

La colorazione plasmonica ha ottenuto una perdita relativa dal 9,6 al 12,2% e quattro colori stampati hanno prodotto una perdita relativa del 20-25%. Dai risultati di cui sopra, è molto difficile se non impossibile confrontare correttamente i diversi colori e ottenere una conclusione su quale sia il colore preferito al fine di ridurre al minimo la riduzione dell’efficienza di conversione di potenza. Il motivo principale di questa difficoltà è che non si conosce la luminosità dei colori che si è ottenuta.

L’aumento della leggerezza richiede un aumento della riflettanza, e questo fa automaticamente aumentare la perdita relativa. Se confrontiamo colori diversi con la stessa luminosità, potremmo essere in grado di concludere su quali coordinate di colore sono favorevoli per ridurre la perdita, ad esempio tonalità e crominanza del colore. Oltre a una mancanza di confronto sperimentale, è mancata anche un’indagine teorica sull’impatto dei diversi colori sulla perdita.

Sono stati misurati e analizzati gli spettri di riflettanza dei moduli di celle solari commerciali. L’analisi mostra che il parametro di colore più importante che influenza la perdita è la luminosità. Il secondo parametro più importante è la tonalità del colore, con i colori verde-giallo con la perdita più bassa e i colori rosa con la perdita più alta, quando si confrontano i colori con la stessa luminosità.

Influenza della tecnica di colorazione sull’efficienza

Attualmente ci sono due approcci principali per colorare i pannelli fotovoltaici: una tecnica che consiste in una colorazione a base di pigmenti e un metodo di colorazione strutturale.

La prima tecnica si riferisce all’applicazione di coloranti e pigmenti che assorbono principalmente e riflettono parzialmente parti specifiche dello spettro. È il caso, ad esempio, dei punti colorati stampati sul vetro FV frontale o sull’incapsulante colorato.

La colorazione strutturale è ottenuta attraverso l’interazione della luce stessa con superfici nanostrutturate o rivestimenti a film sottile multistrato. I filtri di interferenza depositati sul vetro sfruttano l’effetto di interferenza per riflettere selettivamente solo una ristretta porzione dello spettro visibile.

Il modo in cui si ottiene un colore, e come influisce sulle prestazioni di un pannello fotovoltaico, dipende quindi fortemente dalla specifica tecnologia utilizzata e dai fenomeni ottici che si verificano.

Idealmente, un pannello fotovoltaico colorato dovrebbe essere in grado di riflettere solo una banda stretta dello spettro visibile e trasmettere tutto il resto. In questo modo percepiremo il modulo con il colore corrispondente a quella specifica lunghezza d’onda riflessa, mentre il resto dello spettro solare potrà essere efficacemente utilizzato per la generazione di energia.

Le perdite di prestazioni del fotovoltaico colorato sono principalmente dovute alla minore quantità di fotoni che vengono trasmessi alle celle solari, che a sua volta porta a una minore produzione di corrente e potenza. Le perdite di potenza per i prodotti fotovoltaici colorati ora disponibili sul mercato vanno da circa il 10% al 40%. Le perdite dipendono anche fortemente dal colore specifico, perché ogni colore è caratterizzato da uno spettro di riflessione specifico.

Quali sono i vantaggi dei pannelli solari a colori?

Man mano che la tecnologia continua a svilupparsi, è bello vedere nuove opzioni ed estetiche nei pannelli solari per la tua casa e le tue attività. Ogni pezzo di tecnologia solare ha buoni e cattivi. Innanzitutto, diamo un’occhiata ad alcuni vantaggi:

Le installazioni colorate sembrano più attraenti e accoglienti alla vista rispetto alle installazioni con pannelli neri o blu scuro. Un’installazione colorata può essere un ottimo modo per far risaltare la tua casa dagli altri nel tuo quartiere.

Poiché i colori più scuri assorbono il calore, la scelta di un pannello solare di colore più chiaro può aiutare a mantenere la casa più fresca nelle giornate estremamente calde. È importante ricordare che un’installazione a colori non avrà sempre gli stessi vantaggi della sua controparte monocromatica.

Se stai cercando l’efficienza energetica, è meglio attenersi a pannelli solari neri o blu scuro. Ma se vuoi che la tua casa si distingua dagli altri nelle vicinanze o desideri un inizio di conversazione, i pannelli solari a colori potrebbero essere l’opzione migliore per la tua casa.

Oltre al blu o al nero, quali sono i colori più popolari dei pannelli solari?

I pannelli solari bianchi e verdi sono le scelte di colore più popolari oltre al tradizionale nero o blu scuro.

I pannelli solari bianchi sono una scelta popolare per le aziende poiché offrono un aspetto discreto che si abbina alla combinazione di colori esterni dell’edificio.

I pannelli solari verdi, d’altra parte, potrebbero essere i migliori per le persone che vivono in aree molto coperte da alberi poiché si integrano con l’ambiente circostante un po’ meglio dei tetti bianchi o neri.

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