Il vantaggio dei moduli a contatto posteriore rispetto a TopCon è limitato a condizioni di ombreggiamento leggero

I ricercatori dell’associazione tedesca di ispezione tecnica TÜV Nord hanno condotto una serie di simulazioni per confrontare le prestazioni dei moduli solari a contatto posteriore (BC) con quelle dei moduli TOPCon in condizioni di ombreggiamento parziale e hanno scoperto che i moduli BC superano i TOPCon quando l’ombreggiamento si verifica su diverse sottostringhe all’interno di una singola stringa.

“Quando l’ombreggiamento interessa diverse sottostringhe all’interno di una singola stringa, i moduli BC mostrano un vantaggio prestazionale in condizioni di ombreggiamento lieve”, ha dichiarato l’autore corrispondente Cohen Chen a pv magazine . “Tuttavia, con l’aumentare dell’ombreggiamento, questo vantaggio diminuisce e la perdita di potenza in uscita del modulo BC si avvicina a quella del modulo TOPCon.”

Gli scienziati hanno affermato che la loro analisi ha preso in considerazione scenari di ombreggiamento realistici e modelli complessi, tra cui ombreggiamento puntiforme, a chiazze, lineare e simmetrico causato da fattori ambientali. Tali condizioni possono portare a perdite di tensione e corrente, generare caratteristiche P-V a picchi multipli e aumentare la complessità del tracciamento del punto di massima potenza (Mppt). Lo studio ha anche valutato modelli di ombreggiamento discreti associati a condizioni comuni sul campo, come escrementi di uccelli, foglie cadute e ombre di oggetti verticali.

Per il confronto delle prestazioni, i ricercatori hanno utilizzato un modello a doppio diodo, che, a loro dire, può simulare accuratamente il comportamento dei moduli fotovoltaici in condizioni di bassa irradianza e ombreggiamento parziale, tenendo conto delle correnti dei diodi, della fotocorrente, delle resistenze elettriche e degli effetti di rottura inversa. Hanno spiegato che l’ombreggiamento parziale riduce la fotocorrente e può portare le celle ombreggiate in polarizzazione inversa, rendendo le caratteristiche di rottura un fattore chiave nell’attivazione del diodo di bypass. Se le celle BC mostrano un comportamento di rottura dolce, a bassa tensione e non distruttivo, che ritarda l’attivazione del diodo di bypass e contribuisce a ridurre le perdite dovute all’ombreggiamento, le celle TOPCon in genere attivano il diodo di bypass prima a causa della loro tensione di rottura più elevata.

Per i loro test, gli accademici hanno utilizzato moduli BC e TOPCon con dimensioni e configurazioni elettriche identiche. Entrambi i tipi di modulo utilizzavano una configurazione a 66 celle con 132 celle a metà sezione, suddivise in tre sottostringhe con diodi di bypass. Gli esperimenti sono stati condotti presso un laboratorio TÜV NORD accreditato CNAS utilizzando un simulatore solare pulsato in condizioni di prova standard.

Sono stati eseguiti test di ombreggiamento parziale utilizzando sei scenari rappresentativi per valutare le differenze di prestazioni del modulo. Questi includevano ombreggiamento di una singola cella, ombreggiamento continuo lungo i lati lungo e corto e schemi discreti realistici. L’ombreggiamento puntiforme (M1), l’ombreggiamento a macchia (M2) e l’ombreggiamento lineare (M3) sono stati progettati per rappresentare rispettivamente polvere o escrementi di uccelli, foglie cadute e ombre di oggetti verticali. Gli esperimenti miravano a caratterizzare l’attivazione del diodo di bypass e il comportamento della perdita di potenza in varie condizioni di ombreggiamento.

L’analisi ha dimostrato che i moduli BC presentano una tolleranza all’ombreggiamento superiore rispetto ai moduli TOPCon grazie alle loro caratteristiche di bassa tensione e rottura graduale. Una singola cella BC completamente ombreggiata causa solo il 12,9% di perdita di potenza, rispetto al 33,9% per i moduli TOPCon, che attivano i diodi di bypass prima.

I ricercatori hanno concluso che i moduli BC mostrano un netto vantaggio prestazionale rispetto ai moduli TOPCon in condizioni di ombreggiamento moderato tra sottostringhe, con tre o meno celle ombreggiate all’interno di una singola stringa. Tuttavia, quando il numero di celle ombreggiate raggiunge quattro o più, questo vantaggio scompare ed entrambe le tecnologie mostrano un comportamento simile, con perdite di potenza di circa il 50%.

“L’individuazione di questa soglia di prestazione definisce chiaramente i limiti operativi pratici dei moduli BC in ambienti soggetti a ombreggiamento, fornendo una base quantitativa per la selezione dei moduli e l’ottimizzazione della disposizione degli impianti fotovoltaici”, ha concluso Chen.

I risultati dei test sono stati presentati in “Uno studio comparativo sulle prestazioni dei moduli BC e TOPCon in condizioni di ombreggiamento parziale“, pubblicato sulla rivista Solar Energy .

Nell’agosto del 2025, i ricercatori di Trina Solar e dell’Università di Nanchang in Cina hanno condotto uno  studio simile giungendo a conclusioni ampiamente comparabili”

I moduli BC superano le prestazioni dei moduli TOPCon quando meno di tre celle sono ombreggiate, mentre la loro potenza erogata diventa identica oltre questa soglia”, hanno affermato i ricercatori all’epoca. Hanno attribuito questo comportamento alla tensione di rottura di 5 V della cella BC e alla polarizzazione inversa totale di circa 15 V necessaria per attivare il diodo di bypass.