I pannelli fotovoltaici monocristallini e policristallini differiscono per tecnologia, produzione, rendimento, impatto ambientale e costo.

Un pannello solare è un dispositivo elettrico che impiega la radiazione solare per produrre calore o elettricità. I pannelli che producono calore si dicono pannelli solari termici, mentre quelli che producono elettricità si chiamano pannelli fotovoltaici.

Anche se più costosi, i pannelli fotovoltaici sono sempre stati più diffusi rispetto ai pannelli solari termici, in quanto producono elettricità che può essere impiegata in vari modi, a differenza dei pannelli solari termici il cui unico scopo è fornire calore ad un fluido che può essere aria o acqua.

I pannelli fotovoltaici più diffusi si dividono in due categorie: pannelli in silicio monocristallino e pannelli in silicio policristallino.

Lo scopo di questo articolo è chiarire le differenze tra queste due tipologie di pannelli fotovoltaici.

Pannello solare in silicio: monocristallino vs policristallino

La differenza costruttiva risiede principalmente nelle celle fotovoltaiche

La principale differenza tra le due tecnologie è la purezza delle celle fotovoltaiche. I pannelli in silicio monocristallino sono composti da celle formate da un unico cristallo di silicio, mentre i pannelli in silicio policristallino hanno le celle fotovoltaiche formate da vari frammenti di silicio fusi insieme.

La purezza cristallina delle celle dei pannelli monocristallini è quindi maggiore di quella dei pannelli policristallini.

Le celle fotovoltaiche monocristalline sono nere e hanno forma ottagonale, mentre le celle policristalline sono di colore blu scuro e hanno forma quadrata.

A livello di efficienza, i pannelli monocristallini sono più performanti

L’efficienza di un pannello fotovoltaico è il rapporto tra la quantità di energia che assorbe sotto forma di irradianza solare e la quantità di energia che produce sotto forma di elettricità. L’irradianza che non viene convertita in elettricità si trasforma in calore.

Un’efficienza del 20% significa che il 20% dell’irradianza solare viene convertita in elettricità e l’80% viene trasformato in calore.

Più alta è l’efficienza, maggiore è la quantità di elettricità prodotta.

Detto ciò, i pannelli monocristallini sono più efficienti dei pannelli policristallini, in quanto le celle sono composte da un unico cristallo piuttosto che da un conglomerato, aumentandone la risposta spettrale e quindi la produzione di energia.

Nel concreto, l’efficienza dei pannelli monocristallini varia tra il 15 e il 20%, mentre per i policristallini tra il 13 e il 16%.

Ciò si traduce in una maggiore superficie occupata dai pannelli policristallini a parità di energia prodotta. Per questo motivo, spesso si suggerisce l’utilizzo di pannelli monocristallini nelle applicazioni di spazio limitato.

Inoltre, un altro importante vantaggio dei pannelli monocristallini è che, data la purezza dei cristalli, possono iniziare e terminare la produzione elettrica con valori di irradianza solare più bassi, e quindi produrre per più tempo durante la giornata.

Un pannello monocristallino e uno policristallino possono avere la stessa durata in termini di anni di servizio

Entrambi i tipi di pannelli solari hanno due tipi di garanzia:

• una garanzia fisica, generalmente di 15-30 anni, che copre qualsiasi difetto di origine costruttiva
• una garanzia d’efficienza, generalmente di 20-30 anni, che assicura una certa efficienza produttiva a distanza di un certo periodo di tempo. Ad esempio, una garanzia di efficienza dell’80% dopo 25 anni significa che il pannello dopo 25 anni di servizio produrrà almeno l’80% dell’energia che produceva nel primo anno di servizio. Anche se produrrà meno energia, il pannello sarà ancora ben funzionante.

La durata della garanzia dipende più dal produttore che dalla tecnologia del pannello, e quindi la decisione rimane in capo al consumatore (in genere pannelli con garanzie maggiori sono anche più costosi).

I pannelli monocristallini sono neri, mentre i policristallini sono di colore blu scuro

Molte persone preferiscono l’aspetto dei pannelli monocristallini in quanto sono più discreti grazie alla loro colorazione nera. Ciò gli permette di confondersi meglio con il tetto degli edifici.

Sebbene l’estetica non sia un aspetto determinante del pannello, può valerne la pena tenerne conto se si considera che l’installazione durerà fin oltre i 25 anni di età (ed è tanto tempo).

Nell’immagine sotto si può notare la differenza tra pannelli in silicio monocristallino (a sinistra) e policristallino (a destra).

I pannelli policristallini, a parità di capacità produttiva, sono più economici

I pannelli monocristallini sono spesso più costosi dei pannelli policristallini, in quanto il loro processo produttivo è più energivoro e complesso. Di seguito si riportano degli intervalli di costo indicativi:

• Pannelli monocristallini: 500-800 € / kilowatt di potenza
• Pannelli policristallini: 400-500 € / kilowatt di potenza

L’intervallo di costi sopra riportato si riferisce al kilowatt di potenza di picco dell’impianto, che sia composto da pannelli monocristallini o policristallini. Il costo è quindi espresso a parità di potenza generabile.

I costi riportati sono indicativi in quanto a seconda dei fornitori a cui ci si rivolte e alla facilità di approvvigionamento, i pannelli monocristallini possono risultare più economici rispetto ai pannelli monocristallini.

Se lo spazio a disposizione non è limitante, conviene quindi optare per i pannelli più economici a parità di potenza generata (in genere i policristallini) a prescindere dall’efficienza di conversione.

Dal punto di vista dell’impatto ambientale, i pannelli policristallini sono più sostenibili

Entrambe le tipologie di pannelli sono realizzate a partire dal silicio, un materiale semi-conduttivo che permette alle celle fotovoltaiche di generare elettricità a partire dalla radiazione solare. Il silicio non si trova in natura, ma viene prodotto a partire dalla silice, un elemento presente nella crosta terrestre.

Una volta estratto, la silice viene raffinata in silicio e quindi fatta cristallizzare in lingotti, che quindi vengono tagliati in fette sottili (comunemente dette “wafers”) che poi costituiranno le celle fotovoltaiche.

Il processo di produzione delle celle ha quindi una certa impronta ecologica, in quanto consuma risorse ed energia.

Detto ciò, l’impatto dei pannelli monocristallini è generalmente maggiore rispetto ai pannelli policristallini, in quanto la loro produzione causa 2-3 volte il consumo di materiali ed energia.

A sostegno di questa affermazione, di seguito si riporta una tabella riassuntiva di uno studio condotto sulla produzione di vari pannelli fotovoltaici:

Type of Solar PV technology	Energy Payback Time (years)	GHG emissions (g CO2eq/kWh)
Mono-Si	1.4 – 7.3	29.0 – 671.0
Multi-Si	0.8 – 4.17	12.1 – 569.0

L’Energy Payback Time è il tempo che il pannello impiega a generare la quantità di energia che è servita per la sua produzione. Lo studio ha evidenziato come i pannelli policristallini, dato il minor fabbisogno energetico del processo produttivo, sia spesso in grado di ripagarsi a livello energetico in meno di un anno.

Al fabbisogno energetico per la produzione dei pannelli corrisponde anche l’emissione di una certa quantità di CO2. Se essa viene ripartita su tutta l’energia prodotta dai pannelli durante la loro vita, si ottiene il rispettivo coefficiente emissivo di sostanze climalteranti, espresso in grammi di CO2 equivalente per kWh prodotto. Come si può notare, i pannelli policristallini hanno generalmente un fattore emissivo più contenuto.

Occorre ricordare però che la tecnologia fotovoltaica, declinata in entrambe le tipologie di pannelli, è tutt’ora il modo più sostenibile di produrre elettricità. Se confrontato con l’impatto ambientale dei combustibili fossili o di altri fonti rinnovabili (eolico, idroelettrico, biomasse), la differenza tra le due tipologie di pannelli è trascurabile.

Conclusioni

Si riassumono brevemente le principali differenze tra un pannello monocristallino e uno policristallino.

Silicio Monocristallino

• cella fotovoltaica realizzata a partire da un wafer omogeneo, successivamente lavorato chimicamente
• costituita da un singolo cristallo di silicio, che garantisce la massima conducibilità (no impurità)
• rendimento: 15% – 20%
• durata: 25 – 40 anni
• di colore blu scuro a forma ottagonale
• Costo: 500-800 € / kW
• Maggior impatto ambientale

Silicio Policristallino

• cella fotovoltaica ottenuta da un wafer strutturalmente non omogeneo, ma organizzato in grani localmente ordinati
• si ottiene riciclando componenti elettronici scartati, lo “scraps di silicio” che viene rifuso
• costituite da un insieme di più cristalli di silicio
• rendimento: 13% – 16%
• durata: 20 – 30 anni
• di colore blu intenso e di forma quadrata.
• Costo: 400-500 € / kW
• Minor impatto ambientale

Domande frequenti

Quale tipologia di pannello soddisfa le mie esigenze?

Se lo spazio a disposizione è poco, i pannelli monocristallini sono l’opzione migliore. Altrimenti, meglio scegliere il pannello più economico che si trova con una garanzia costruttiva e di efficienza sufficientemente lunga (più di 20 anni).

Esistono altre tipologie di celle fotovoltaiche?

Sebbene compongano una percentuale estremamente contenuta del mercato fotovoltaico (in particolare nel settore residenziale, commerciale ed industriale), esistono altre tecnologie fotovoltaiche oltre ai pannelli in silicio monocristallino e policristallino. Una tecnologia di cui spesso si sente parlare sono i pannelli a film sottile e flessibile, realizzabili con diversi materiali (tra cui il silicio amorfo). Tuttavia, date le minor performance e i maggiori costi queste tipologie di pannelli sono attualmente relegati ad applicazioni di nicchia.

Si possono mischiare pannelli monocristallini e policristallini

Tecnicamente si, ma non è raccomandato a causa delle differenti caratteristiche elettriche. Se invece le due tipologie di pannelli vengono collegati a due inverter distinti (e quindi costituiscono due impianti separati), non vi è alcuna limitazione.

Quali sono i vantaggi dei pannelli in silicio monocristallino?

Le celle monocristalline generalmente hanno un’efficienza maggiore, tipicamente dal 15 al 20% (e a volte ancora maggiore). Ciò permette di produrre una maggiore quantità di potenza a parità di superficie occupata rispetto ai pannelli policristallini. Tendono ad essere più efficienti in climi caldi, quindi sono la scelta ideale nell’area mediterranea. Infine, i pannelli in silicio monocristallino tendono ad avere una vita utile leggermente superiore.

Qual è la miglior tipologia di pannello fotovoltaico?

Grazie alla maggior efficienza e alla capacità di produrre più potenza a parità di metro quadro, i pannelli in silicio monocristallino sono generalmente visti come i pannelli fotovoltaici più efficaci. I pannelli in silicio policristallino sono invece una buona opzione se si vuole ridurre il costo di investimento iniziale. Tirando le somme, entrambe le tipologie di pannelli sono una valida opzione e conviene scegliere l’impianto di più facile reperibilità, a minor costo e con maggiori garanzie.