Pannello solare: come funziona, rendimento e prezzi

Un pannello fotovoltaico è un oggetto immobile e silenzioso che produce elettricità dalla luce, e proprio per questo la domanda su come ci riesca torna sempre. La risposta sta in un fenomeno fisico scoperto nell’Ottocento, in cinque strati di materiali sovrapposti e in una manciata di numeri che le schede tecniche dichiarano tutti.

Pannello solare o pannello fotovoltaico: due oggetti diversi

In italiano l’espressione “pannello solare” copre due tecnologie che condividono soltanto la fonte di energia, e chiarire quale delle due interessa è il primo passo utile.

Il pannello solare termico cattura il calore. Sotto un vetro corre una piastra scura attraversata da tubi, dentro i tubi scorre un fluido, e quel fluido porta il calore raccolto a un serbatoio di acqua sanitaria o all’impianto di riscaldamento. Il rendimento sta fra il 30 e il 60 per cento, molto più alto di quello del fotovoltaico, e un metro quadro di collettore scalda fra 40 e 300 litri d’acqua al giorno a 45-60 °C. Il limite è che produce solo calore, quindi serve a una funzione sola.

Il pannello fotovoltaico produce elettricità. Rende in percentuale molto meno, fra il 20 e il 24,8 per cento, e restituisce una forma di energia che alimenta qualsiasi apparecchio, si accumula in una batteria e si immette in rete quando avanza. È il tipo di pannello di cui parla questa guida e quello che si monta sui balconi.

Il resto dell’articolo riguarda il fotovoltaico. Vale però la pena tenere a mente il confronto, perché su un tetto con spazio limitato e un consumo di acqua calda alto le due tecnologie competono per la stessa superficie.

L’effetto fotovoltaico, in tre passaggi

Dentro una cella accade una sequenza di tre eventi, e ognuno ha un ruolo preciso.

Primo: il fotone libera un elettrone. La luce arriva in pacchetti di energia, i fotoni. Quando uno di questi colpisce un atomo di silicio e porta energia sufficiente, strappa un elettrone al suo legame e lascia al suo posto uno spazio vuoto, che in fisica si chiama lacuna. Ora esistono due portatori di carica liberi di muoversi.

Secondo: il campo elettrico li separa. Qui sta il trucco che rende utile il fenomeno. Il silicio della cella viene drogato, cioè contaminato di proposito con quantità minime di altri elementi: uno strato con fosforo, che porta elettroni in eccesso (tipo n), e uno con boro, che ne lascia mancare (tipo p). Nella zona in cui i due strati si incontrano, la giunzione p-n, si forma un campo elettrico permanente. Quel campo agisce come una discesa a senso unico: spinge gli elettroni verso la faccia anteriore e le lacune verso quella posteriore.

Terzo: il circuito raccoglie la corrente. Sulle due facce corrono contatti metallici, le sottili linee grigie visibili sulla superficie del modulo. Collegandoli con un filo, gli elettroni accumulati da un lato hanno una strada per tornare dall’altro, e attraversandola compiono lavoro. Quel flusso è corrente continua, e serve un inverter per trasformarla nella corrente alternata che le prese di casa usano.

Un dettaglio spiega da solo perché il rendimento resta lontano dal 100 per cento. Il silicio reagisce solo ai fotoni che portano almeno 1,12 elettronvolt di energia, la sua banda proibita. I fotoni infrarossi, che ne portano meno, attraversano la cella senza effetto. I fotoni blu e ultravioletti, che ne portano molta di più, liberano ugualmente un elettrone e sprecano l’eccesso sotto forma di calore. Da queste due perdite, sommate a quelle di ricombinazione, nasce il limite di Shockley-Queisser: il 33,7 per cento per una cella con una sola giunzione.

Cosa c’è dentro un modulo, strato per strato

Una cella nuda è fragile e spessa meno di due decimi di millimetro. Il modulo che finisce sul balcone è un pacchetto costruito per proteggerla per venticinque anni all’aperto.

1. Vetro temperato antiriflesso, spesso 2 o 3,2 mm. Sostiene grandine e carico di neve e lascia passare la luce con perdite ridotte grazie a un trattamento superficiale.
2. Incapsulante EVA, una pellicola trasparente che sotto pressa e calore fonde e ingloba le celle, escludendo aria e umidità.
3. Le celle, collegate in serie da nastrini metallici saldati sui contatti.
4. Secondo strato di incapsulante.
5. Retro: una pellicola plastica (backsheet) sui moduli tradizionali, oppure un secondo vetro sui moduli vetro-vetro, che pesano di più e reggono meglio l’umidità nel lungo periodo. Il modulo bifacciale usa questa costruzione e raccoglie anche la luce riflessa dal retro.
6. Cornice in alluminio anodizzato, che dà rigidità e offre i punti di fissaggio alle staffe.
7. Scatola di giunzione sul retro, sigillata, con i cavi e i diodi di bypass.

L’insieme pesa 21,5 kg su un modulo residenziale da 440 Wp di 1.722 × 1.134 mm, ed è il numero che conta quando si valuta il carico su una ringhiera o su un terrazzo, argomento della guida alle dimensioni di un pannello da balcone.

Dalla cella al modulo: perché servono 108 celle

Una singola cella di silicio produce una tensione di poco superiore a mezzo volt, indipendentemente dalla sua superficie. La superficie determina la corrente, la chimica del materiale determina la tensione, e mezzo volt non alimenta nulla.

La soluzione è il collegamento in serie. Su un modulo attuale da 440 Wp le celle sono 108 mezze celle, cioè 54 celle intere tagliate a metà, e i valori che ne escono si leggono nella scheda:

Il taglio a metà delle celle merita una riga a parte, perché è la novità costruttiva che ha alzato le rese negli ultimi anni. Dimezzando la cella si dimezza la corrente che attraversa ogni ramo, e le perdite per effetto Joule nei contatti scendono con il quadrato della corrente. Il modulo è quindi diviso in due metà collegate in parallelo, e questo porta un secondo vantaggio: un’ombra sulla fila inferiore lascia lavorare la metà superiore, situazione tutt’altro che rara su una ringhiera.

I valori della tabella valgono in condizioni di prova standard, le STC: irraggiamento di 1.000 W/m², temperatura della cella di 25 °C e spettro AM 1,5. Sono le condizioni con cui tutti i produttori misurano, il che rende le schede confrontabili, e sono anche condizioni che sul campo si verificano di rado.

Quanto rende un pannello e cosa significa il 22 per cento

L’efficienza di un modulo si calcola in modo diretto: quanta potenza elettrica esce, diviso quanta potenza luminosa entra.

Il conto sul modulo da 440 Wp preso a esempio: la superficie misura 1,722 × 1,134 metri, cioè 1,95 m². Con l’irraggiamento di riferimento di 1.000 W/m², sulla sua superficie arrivano 1.953 W di luce. Il modulo ne restituisce 440, quindi il rendimento è del 22,5 per cento.

Le tecnologie di cella si sono succedute in fretta. Il policristallino, riconoscibile dal colore bluastro screziato, si fermava fra il 15 e il 17 per cento ed è uscito dal mercato residenziale. Il monocristallino PERC, nero uniforme, ha portato i moduli fra il 20 e il 22 per cento ed equipaggia la maggior parte degli impianti installati fino al 2024. Il TOPCon, costruito su wafer di tipo n, è lo standard del 2026 con valori fra il 22 e il 23,5 per cento. L’eterogiunzione e le celle a contatti tutti sul retro occupano la fascia alta, fino al 24,8 per cento.

Il rendimento va però messo al suo posto nella scala delle cose che contano. Il rendimento determina lo spazio occupato. Due moduli, uno al 20 e uno al 23 per cento, producono la stessa energia se hanno la stessa potenza di targa: il secondo la produce su meno superficie. Su un tetto ampio la differenza è irrilevante, su una ringhiera di tre metri diventa la differenza fra 800 e 900 Wp installabili.

Un secondo numero conta quanto l’efficienza, e riguarda il tempo: il degrado annuo. I moduli n-type attuali perdono circa lo 0,4 per cento di potenza l’anno, i vecchi PERC fra lo 0,55 e lo 0,7, il policristallino intorno all’1. È il motivo per cui le garanzie di prestazione arrivano oggi a trent’anni, argomento approfondito nella guida su quanto durano i pannelli solari.

Perché il caldo fa produrre meno

L’intuizione dice che più caldo significa più sole e più produzione. Il comportamento del silicio va nella direzione opposta, e vale la pena capire perché.

Il calore aumenta l’agitazione termica del reticolo cristallino, e questo agevola la ricombinazione degli elettroni liberati prima che raggiungano i contatti. L’effetto pratico è un calo della tensione, mentre la corrente resta quasi invariata e cresce di un soffio. Dato che la potenza è il prodotto dei due, il risultato netto è una perdita.

Le schede dichiarano l’entità con tre coefficienti di temperatura:

Il conto su una giornata italiana di luglio: con 35 °C d’aria e sole pieno, la temperatura della cella arriva a 60-65 °C. Sono 35-40 gradi sopra il riferimento, quindi la perdita vale circa l’11 per cento: un modulo da 440 Wp eroga intorno a 390 W nel momento di massima luce.

Da qui derivano due conseguenze pratiche. La prima riguarda il montaggio: un modulo ventilato sul retro resta più fresco di uno appoggiato direttamente a una parete, e i pochi centimetri di intercapedine valgono qualche punto di produzione estiva. La seconda riguarda la scelta della tecnologia: le celle a eterogiunzione dichiarano coefficienti intorno a -0,24 %/°C e rendono quindi meglio nelle ore calde, un vantaggio che al Sud pesa più che al Nord.

Il produttore dichiara anche il NOCT, la temperatura che la cella raggiunge con 800 W/m² di irraggiamento, 20 °C d’aria e un metro al secondo di vento. È il valore da usare per stimare il comportamento reale, e sta di solito fra i 42 e i 45 °C.

I diodi di bypass e cosa succede quando arriva un’ombra

Le celle di un modulo sono collegate in serie, quindi la corrente che le attraversa è la stessa per tutte. Un’ombra su una sola cella impone il proprio limite all’intera catena, e senza contromisure il danno andrebbe oltre la perdita di produzione.

La cella oscurata smette di generare e inizia a comportarsi come una resistenza: le celle illuminate spingono corrente attraverso di lei, e quella corrente si trasforma in calore. Il risultato è un punto caldo, che sui moduli di vecchia generazione arrivava a bruciare l’incapsulante.

I diodi di bypass risolvono il problema. Sono componenti alloggiati nella scatola di giunzione sul retro, in genere tre per modulo, ciascuno collegato in parallelo a un gruppo di celle. Quando un gruppo va in ombra, il suo diodo si apre e offre alla corrente una scorciatoia: quella porzione di modulo viene esclusa e le altre due continuano a lavorare.

La conseguenza pratica per chi installa: un’ombra piccola costa un terzo del modulo, perché il diodo esclude l’intero gruppo di celle a cui la parte coperta appartiene. Su un balcone questo significa che il palo della ringhiera, la ringhiera del vicino o una fioriera alta hanno effetti misurabili, e conviene osservare come si muove l’ombra sul parapetto in giornate diverse dell’anno prima di decidere la posizione. Un altro modo di limitare il danno è dividere i moduli su ingressi separati dell’inverter, punto trattato nella guida all’inverter fotovoltaico.

Da questo meccanismo dipende anche perché lo sporco conti: un deposito uniforme di pulviscolo toglie qualche punto percentuale, mentre una macchia concentrata (escrementi di uccello, foglia incollata) agisce come un’ombra locale con lo stesso effetto sul gruppo di celle. Il tema è approfondito nella guida alla pulizia dei pannelli solari.

Quanto costa un pannello solare oggi

Il prezzo dei moduli è la voce che negli ultimi anni è scesa di più, al punto da cambiare la struttura di costo di un impianto.

Sui listini italiani ad agosto 2026 un modulo da 450 W si trova quindi fra 81 e 135 euro a seconda di marchio, tecnologia e quantità acquistata, con l’IVA agevolata al 10 per cento prevista per gli impianti a fonti rinnovabili.

Il dato interessante sta nel confronto con il resto dell’impianto. Su un kit da balcone completo che costa fra 450 e 1.100 euro, i due moduli valgono fra 160 e 270 euro: il microinverter, le staffe, i cavi e la struttura pesano più del componente che produce l’energia. Su un impianto da tetto la proporzione è simile, con i moduli intorno al 25-30 per cento del totale e il resto diviso fra inverter, strutture, cablaggio, progettazione e manodopera.

Ne segue un’indicazione pratica: risparmiare sul modulo sposta poco il conto finale. La differenza fra un modulo di fascia media e uno di fascia alta su un kit da due pannelli vale qualche decina di euro, a fronte di differenze reali su garanzia, degrado annuo e coefficiente di temperatura che accompagnano l’impianto per venticinque anni.

Cosa serve oltre al pannello

Un modulo da solo produce corrente continua e nient’altro. Perché quell’energia arrivi alle prese di casa servono altri pezzi, e vale la pena averli chiari prima di comprare.

• L’inverter, che converte in corrente alternata a 230 V, insegue il punto di massima potenza e contiene le protezioni imposte in Italia dalla norma CEI 0-21. Su un balcone è un microinverter da 800 W montato dietro i moduli.
• La struttura di fissaggio, dimensionata sul vento e sul tipo di appoggio: staffe da ringhiera, supporti zavorrati da terrazzo, ganci da tetto.
• I cavi solari e i connettori MC4, resistenti ai raggi ultravioletti e alle temperature esterne, con il cavo in alternata verso la presa o il quadro.
• Le protezioni elettriche, integrate nell’inverter per i piccoli impianti e a quadro per quelli più grandi.
• La comunicazione al distributore, che per un impianto plug and play fino a 800 W è la Comunicazione Unica prevista dalla delibera ARERA 315/2020/R/eel.
• Un accumulo, facoltativo, che sposta nella sera l’energia prodotta a mezzogiorno.

Come questi pezzi si incastrano in un impianto da balcone e cosa succede all’energia una volta entrata in casa è il contenuto della guida su come funziona il fotovoltaico da balcone. Quanta di quell’energia resti davvero in casa dipende invece dalle abitudini di consumo, ed è il tema della guida all’autoconsumo fotovoltaico.

Il verdetto

Un pannello fotovoltaico funziona grazie a un fenomeno che non ha parti in movimento: la luce libera elettroni nel silicio, il campo della giunzione p-n li spinge sempre nello stesso verso e il circuito esterno raccoglie il risultato. Da questo principio discendono tutte le sue caratteristiche, compresi i limiti.

Tre numeri riassumono cosa aspettarsi. Il rendimento, fra il 22 e il 24 per cento sui moduli di serie del 2026, che stabilisce quanta potenza entra in una data superficie e conta soprattutto dove lo spazio è poco. Il coefficiente di temperatura, intorno a -0,29 % per grado, che spiega la produzione più bassa delle giornate torride e premia i montaggi ventilati. Il degrado annuo dello 0,4 per cento, che porta un modulo attuale a fine garanzia con oltre l’85 per cento della potenza iniziale.

Sul piano dell’acquisto la conclusione è netta: il modulo è ormai il componente più maturo e meno costoso dell’impianto, e le differenze fra le marche serie si giocano su garanzia e degrado più che sull’efficienza dichiarata. Le decisioni che spostano davvero il risultato riguardano il contorno: dove montare i pannelli, come orientarli, quanta ombra accettare e quale inverter mettergli dietro.