Il settore fotovoltaico sta attraversando una rivoluzione in termini di efficienza e affidabilità, guidata dai moduli solari bifacciali a doppia onda (comunemente noti come moduli bifacciali a doppio vetro). Questa tecnologia sta rimodellando il percorso tecnico e il modello applicativo del mercato fotovoltaico globale, generando elettricità assorbendo l'energia luminosa da entrambi i lati dei componenti e combinandola con i significativi vantaggi in termini di durata offerti dal packaging in vetro. Questo articolo analizzerà approfonditamente le caratteristiche principali, il valore applicativo pratico, nonché le opportunità e le sfide future dei moduli bifacciali a doppio vetro, svelando come questi guidino il settore fotovoltaico verso una maggiore efficienza, un costo per kilowattora inferiore e una maggiore adattabilità a diversi scenari.
Caratteristiche tecniche principali: un doppio salto in termini di efficienza e affidabilità
Il fascino principale del modulo bifacciale a doppio vetro risiede nella sua rivoluzionaria capacità di generazione di energia. A differenza dei tradizionali moduli monofacciali, il suo retro può catturare efficacemente la luce riflessa dal suolo (come sabbia, neve, tetti chiari o pavimenti in cemento), generando una significativa quantità di energia aggiuntiva. Questo è noto nel settore come "guadagno bifacciale". Attualmente, il rapporto bifacciale (il rapporto tra l'efficienza di generazione di energia sul retro e quella sul fronte) dei prodotti tradizionali raggiunge generalmente l'85-90%. Ad esempio, in ambienti ad alta riflessione come i deserti, il guadagno sul retro dei componenti può portare a un aumento del 10-30% della produzione di energia complessiva. Allo stesso tempo, questo tipo di componente offre prestazioni migliori in condizioni di bassa irradiazione (come giornate di pioggia o al mattino presto e in tarda serata), con un guadagno di potenza superiore al 2%.
L'innovazione nei materiali e nelle strutture è la chiave per supportare una generazione di energia efficiente. Le tecnologie avanzate per le batterie (come le TOPCon di tipo N) stanno guidando la potenza dei componenti in continuo aumento e i prodotti più diffusi sono entrati nella gamma 670-720W. Per ridurre la perdita di ombreggiamento frontale e migliorare l'efficienza di captazione della corrente, il settore ha introdotto design maingrainless (come la struttura 20BB) e tecnologie di stampa raffinate (come la serigrafia in acciaio). A livello di packaging, la struttura a doppio vetro (con vetro sia sul fronte che sul retro) offre una protezione eccezionale, mantenendo l'attenuazione del componente nel primo anno entro l'1% e il tasso di attenuazione medio annuo inferiore allo 0,4%, un valore di gran lunga superiore a quello dei tradizionali componenti a vetro singolo. Per affrontare la sfida dell'elevato peso dei moduli a doppio vetro (soprattutto quelli di grandi dimensioni), è emersa una soluzione con backsheet trasparente e leggero, che ha consentito di ridurre il peso dei moduli di dimensioni 210 a meno di 25 chilogrammi, alleviando significativamente le difficoltà di installazione.
L'adattabilità ambientale è un altro importante vantaggio del modulo a doppio vetro bifacciale. La sua robusta struttura a doppio vetro gli conferisce un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici, resistendo efficacemente all'attenuazione indotta da elettropotenziale (PID), ai forti raggi ultravioletti, all'impatto della grandine, all'elevata umidità, alla corrosione da nebbia salina e alle drastiche escursioni termiche. Installando centrali elettriche dimostrative in diverse zone climatiche del mondo (ad esempio in zone con temperature molto basse, vento forte, temperature elevate e umidità elevata), i produttori di componenti ne verificano costantemente la stabilità operativa a lungo termine in ambienti estremi.
Vantaggi dell'applicazione: promuovere il miglioramento economico dei progetti fotovoltaici
Il valore dei moduli bifacciali con doppio vetro si riflette in ultima analisi nella redditività economica durante l'intero ciclo di vita del progetto, in particolare in specifici scenari applicativi:
Centrali elettriche a terra su larga scala: Moltiplicatore di ricavi in aree ad alta riflessione: in aree desertiche, innevate o con superfici chiare, il guadagno sul retro può ridurre direttamente il costo livellato dell'elettricità (LCOE) del progetto. Ad esempio, in uno dei più grandi progetti fotovoltaici in America Latina, la centrale elettrica "Cerrado Solar" da 766 MW in Brasile, l'implementazione di moduli bifacciali a doppio vetro non solo porta a un aumento significativo della produzione di energia, ma si prevede anche una riduzione delle emissioni di anidride carbonica di 134.000 tonnellate all'anno. L'analisi del modello economico mostra che in regioni come l'Arabia Saudita, l'adozione di moduli bifacciali avanzati può ridurre il LCOE di circa il 5% rispetto alle tecnologie tradizionali, risparmiando al contempo sui costi di bilanciamento del sistema (BOS).
Energia fotovoltaica distribuita: sfruttare il potenziale di tetti e terreni speciali: sui tetti industriali e commerciali, un'elevata densità di potenza significa installare sistemi di maggiore capacità in un'area limitata, riducendo così i costi di installazione unitari. I calcoli mostrano che nei progetti su tetti di grandi dimensioni, l'adozione di moduli bifacciali ad alta efficienza può ridurre significativamente i costi di progettazione generale (EPC) e aumentare il profitto netto del progetto. Inoltre, in aree con terreni complessi come siti cementizi e altitudini elevate, l'eccellente resistenza ai carichi meccanici e alle differenze di temperatura dei moduli a doppio vetro li rende una scelta affidabile. Alcuni produttori hanno già lanciato prodotti personalizzati e soluzioni di installazione per ambienti speciali come le altitudini elevate.
Adattamento al nuovo mercato energetico: ottimizzazione dei ricavi derivanti dal prezzo dell'elettricità: con la crescente diffusione del meccanismo di tariffazione dell'elettricità in base all'orario di utilizzo, il prezzo dell'elettricità corrispondente al tradizionale picco di produzione di energia fotovoltaica a mezzogiorno potrebbe diminuire. I moduli bifacciali, con il loro elevato rapporto bifacciale e l'eccellente capacità di risposta alla luce debole, possono produrre più elettricità al mattino e alla sera, quando i prezzi dell'elettricità sono elevati, consentendo alla curva di produzione di energia di adattarsi meglio al periodo di picco del prezzo dell'elettricità e quindi aumentando i ricavi complessivi.
Stato dell'applicazione: penetrazione globale e coltivazione approfondita della scena
La mappa applicativa dei moduli bifacciali in vetro doppio si sta espandendo rapidamente in tutto il mondo:
L'applicazione regionalizzata su larga scala è diventata mainstream: in regioni ad alta irradiazione e alta riflessione come il deserto del Medio Oriente, il deserto del Gobi nella Cina occidentale e l'altopiano latinoamericano, i moduli bifacciali a doppio vetro sono diventati la scelta preferita per la costruzione di nuove centrali elettriche a terra su larga scala. Nel frattempo, per le regioni innevate come l'Europa settentrionale, anche l'elevato guadagno della riflessione del retro del componente sotto la neve (fino al 25%) viene pienamente sfruttato.
Stanno emergendo soluzioni personalizzate per scenari specifici: il settore sta mostrando una tendenza alla profonda personalizzazione per specifici ambienti applicativi. Ad esempio, in risposta al problema della sabbia e della polvere delle centrali elettriche desertiche, alcuni componenti sono stati progettati con speciali strutture superficiali per ridurre l'accumulo di polvere, la frequenza di pulizia e i costi di esercizio e manutenzione; nel progetto complementare agro-fotovoltaico, il modulo bifacciale a trasmissione luminosa viene utilizzato sul tetto della serra per ottenere la sinergia tra produzione di energia e produzione agricola. Per gli ambienti marini o costieri più difficili, sono stati sviluppati componenti a doppio vetro con una maggiore resistenza alla corrosione.
Prospettive future: innovazione continua e risposta alle sfide
Lo sviluppo futuro dei moduli bifacciali a doppio vetro è pieno di vitalità, ma deve anche affrontare direttamente delle sfide:
L'efficienza continua a crescere: le tecnologie di tipo N rappresentate da TOPCon sono attualmente la forza trainante per il miglioramento dell'efficienza dei moduli bifacciali. La tecnologia delle celle tandem in perovskite/silicio cristallino, più innovativa, ha dimostrato un potenziale di efficienza di conversione superiore al 34% in laboratorio e si prevede che diventerà la chiave per il salto di efficienza della prossima generazione di moduli bifacciali. Nel frattempo, un rapporto bifacciale superiore al 90% migliorerà ulteriormente il contributo alla generazione di energia sul lato opposto.
Adeguamento dinamico dell'andamento del mercato: l'attuale quota di mercato dei moduli bifacciali è in continua crescita, ma potrebbe subire cambiamenti strutturali in futuro. Con l'evoluzione dei moduli monovetro in tecnologie di leggerezza e controllo dei costi (come i processi LECO per migliorare la resistenza all'acqua e l'utilizzo di materiali di imballaggio più convenienti), si prevede un aumento della loro quota nel mercato dei tetti distribuiti. I moduli bifacciali a doppio vetro continueranno a consolidare la loro posizione dominante nelle centrali elettriche a terra, soprattutto in scenari ad alta riflessione.
Sfide principali da risolvere:
Equilibrio tra peso e costi: l'aumento di peso dovuto alla struttura a doppio vetro (circa il 30%) è il principale ostacolo alla sua applicazione su larga scala nelle coperture. I pannelli posteriori trasparenti hanno ampie prospettive come alternativa leggera, ma la loro resistenza agli agenti atmosferici, ai raggi UV e all'acqua a lungo termine (oltre 25 anni) deve ancora essere verificata da ulteriori dati empirici in esterni.
Adattabilità del sistema: la diffusione di componenti di grandi dimensioni e ad alta potenza richiede l'aggiornamento simultaneo delle apparecchiature di supporto, come sistemi di staffe e inverter, il che aumenta la complessità della progettazione del sistema e il costo dell'investimento iniziale, e richiede un'ottimizzazione collaborativa lungo tutta la catena industriale.
Data di pubblicazione: 18-06-2025