IL MODULO SOLARE FOTOVOLTAICO

IL MODULO SOLARE FOTOVOLTAICO

13 Aprile 2019 0 Di nestor

IL MODULO SOLARE FOTOVOLTAICO stanno diventando un’alternativa per generare elettricità a tecnologie tradizionali come la produzione di energia elettrica utilizzando petrolio o carbone.

I  pannelli fotovoltaici  sono dispositivi che vengono utilizzati per convertire la luce solare in corrente continua (DC).

IL MODULO SOLARE FOTOVOLTAICO

Un  pannello solare   è formato da un gruppo di celle solari, che sono responsabili di questa trasformazione.

¿ Cos’è un modulo solare fotovoltaico?

IL MODULO SOLARE FOTOVOLTAICO

Per trasformare l’energia del sole in energia che possiamo applicare alla nostra vita quotidiana, avremo bisogno di una cellula o di una cella fotovoltaica.

celle solari o fotovoltaiche sono piccole celle in materiali semiconduttori come silicio cristallino o arseniuro di gallio, che possono funzionare come conduttori elettrici o isolanti a seconda dello stato in cui si trovano. In generale, i pannelli solari si trovano sul mercato sono realizzati con silicio.

pannelli solari fotovoltaici  costituiti da molte cellule, chiamate cellule fotovoltaiche, che convertono la radiazione solare in energia elettrica. Elettricità viene generato a causa di ‘effetto fotovoltaico’ risultante energia solare (fotoni), generazione di cariche positive e negative in due semiconduttore vicina di un tipo diverso, che genera un campo elettrico che si produrrà corrente elettrica.

I materiali più utilizzati per fabbricare queste cellule sono l’arseniuro di gallio (GaAs), che viene utilizzato in altri dispositivi elettronici complessi, e il silicio (Si), che ha un costo economico inferiore ed è anche utilizzato nell’industria della microelettronica.

Le celle al silicio sono le più comuni e più utilizzate. Le prestazioni delle celle fotovoltaiche dipendono dalla struttura tridimensionale interna di questi fogli di silicio. Secondo questa struttura possiamo classificarli nel seguente modo:

– Celle di silicio monocristallino:  costituite da un unico grande cristallo tagliato in fogli sottili, di solito blu uniforme. Sono i più avanzati, i costi di produzione sono più elevati e offrono prestazioni superiori in determinate condizioni.

– Cellule di silicio policristallino:  sono costituite da diversi cristalli, hanno un colore blu non uniforme anche se le più recenti tecniche di fabbricazione già danno maggiore uniformità all’aspetto della cellula.

– Cellule di silicio amorfo:  non è formato da cristalli. È il più economico ma anche quelli con rendimenti inferiori vengono utilizzati, ad esempio, in dispositivi come calcolatrici o orologi e hanno la particolarità di poter produrre elettricità (in piccole quantità) anche se non sono esposti direttamente alla radiazione solare perpendicolarmente .

Chi era il creatore di pannelli solari fotovoltaici?

La tecnologia dell’energia solare non è uno sviluppo recente; Infatti, risale alla metà del 1800 alla rivoluzione industriale quando furono sviluppati impianti solari per riscaldare l’acqua che creava vapore per azionare macchinari.

Storia del pannello solare

Nel 1839, Alexandre Edmond Becquerel scoprì l’effetto fotovoltaico che spiega come l’elettricità può essere generata dalla luce solare.

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 Alexandre Edmond Becquerel

Ha dichiarato che “l’illuminazione di un elettrodo immerso in una soluzione conduttiva creerebbe una corrente elettrica”.

Tuttavia, anche dopo molte ricerche e sviluppi successivi alla scoperta, l’energia fotovoltaica è rimasta molto inefficiente e le celle solari sono state utilizzate principalmente ai fini della misurazione della luce.

Più di 100 anni dopo, nel 1941, Russell Ohl inventò la cella solare, poco dopo l’invenzione del transistor

Come funzionano i pannelli solari fotovoltaici?

 I  moduli solari  stanno rapidamente diventando un’opzione molto attraente energie rinnovabili, che potrebbe finire fino essere incredibilmente vantaggioso per l’ambiente.

Il processo di conversione della luce solare in energia elettrica è migliorato notevolmente negli ultimi decenni ed è ora più efficiente che mai.

L’uso dell’energia solare esiste da anni in piccoli dispositivi come calcolatrici, ma ora molti parlano di guida di case e aziende da questi pannelli.

moduli fotovoltaici  utilizzano uno speciale processo di conversione di fotoni in elettroni per generare una corrente attraverso l’uso di un particolare tipo di cella noto come cella fotovoltaica.

Queste celle si trovano comunemente nella parte anteriore di calcolatrici e piccoli artefatti. Dal momento che molte celle sono collegate insieme, esse sono conosciute collettivamente come un pannello solare.

Le celle fotovoltaiche sono composte da materiali semiconduttori come il silicio.

Il semiconduttore assorbe la luce solare. Quando questo accade, i fotoni alla luce del sole colpiscono alcuni degli elettroni nel materiale semiconduttore, permettendo loro di fluire in una corrente elettrica.

All’interno di ogni cella, c’è un campo elettrico che viene utilizzato per ottimizzare questo flusso di elettroni in una particolare direzione.

Quando questi elettroni vengono trovati con un contatto metallico posizionato nella cella fotovoltaica, possono essere utilizzati per alimentare i dispositivi.

Guarda il video e scopri i MUSCOLI FOTOVOLTAICI   SOLARI 

Quanta elettricità produce un pannello solare?

Classificazione della potenza e dell’efficienza del pannello

L’energia solare disponibile per i sistemi di pannelli solari dipende da diversi fattori. 

La latitudine, il tempo e l’angolo della luce solare in entrata influenzano la quantità di energia solare disponibile in un luogo. 

Tuttavia, al fine di valutare i pannelli solari per il confronto, i produttori ipotizzano un’energia solare media di 1.000 watt per metro quadrato. 

La percentuale di quell’energia che viene convertita in energia elettrica è l’efficienza del pannello.

 Ad esempio,  un pannello di 1 metro quadrato può avere una potenza di uscita di 150 watt. Supponendo che siano disponibili 1.000 watt, questo pannello converte il 15% di quella energia solare in energia elettrica. 

Pertanto, questo pannello ha un’efficienza del 15 percento. Il modulo fotovoltaico solare in silicio medio produce energia con un’efficienza di circa il 15-18 percento, a seconda del tipo di cristallo di silicio.

Quali sono i diversi tipi di pannelli solari fotovoltaici?

Di seguito sono riportati i tipi di  pannelli solari  esistenti e classificati in base a:

1-I materiali:

MODULO SOLARE DI SILICONE MONOCRISTICO 

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Questi sono fatti usando le cellule tagliate in un unico cristallo di silicio cilindrico. Questa è la tecnologia fotovoltaica più efficiente, che normalmente converte il 15% dell’energia solare in elettricità.

Il processo di produzione richiesto per produrre silicio monocristallino è complicato, con costi leggermente più elevati rispetto ad altre tecnologie, ma sono i più efficienti.

Pannelli fotovoltaici in silicio policristallino

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Un  pannello fotovoltaico  policristallino ,  anche a volte noto come celle multicristalline, le celle di silicio policristallino sono costituite da cellule tagliate da un lingotto di silicio fuso ricristallizzato.

I lingotti vengono quindi tagliati in wafer molto sottili e assemblati in celle complete. In generale sono meno costosi da produrre rispetto alle celle monocristalline, a causa del processo di produzione più semplice, ma tendono ad essere leggermente meno efficienti, con un’efficienza media di circa il 12%.

Pannelli solari fotovoltaici in silicio a film sottile

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Questa è una variante della tecnologia multicristallina in cui il silicio è depositato in un processo continuo su un materiale di base che fornisce un aspetto luminoso e a grana fine.

Come tutti  i moduli fotovoltaici   cristallini, è normalmente incapsulato in un polimero isolante trasparente con un coperchio in vetro temperato e quindi fissato a un modulo con un telaio metallico.

Pannelli fotovoltaici in silicio amorfo

Le celle di silicio amorfo sono prodotte depositando il silicio in un sottile strato omogeneo su un substrato invece di creare una struttura di vetro rigida.

Poiché il silicio amorfo assorbe la luce in modo più efficace del silicio cristallino, le cellule possono essere più sottili, da qui il nome alternativo di PV “a film sottile”.

Il silicio amorfo può essere depositato su una vasta gamma di superfici, sia rigide che flessibili, che lo rendono ideale per superfici curve o per l’incollaggio diretto a materiali di copertura.

Tuttavia, questa tecnologia è meno efficiente del silicio cristallino, con efficienze tipiche di circa il 6%, ma tende ad essere più facile ed economica da produrre.

Se lo spazio del soffitto non è limitato, un prodotto amorfo può essere una buona opzione. Tuttavia, se è richiesta la massima resa per metro quadro, gli specificatori devono scegliere una tecnologia cristallina.

Piastra solare a film sottile

Altri materiali come il tellururo di cadmio (CdTe) e il diseleniuro di rame e indio (CIS) sono ora utilizzati per i moduli fotovoltaici.

L’attrattiva di queste tecnologie è che possono essere prodotte da processi industriali relativamente economici, certamente rispetto alle tecnologie di silicio cristallino, tuttavia, in genere offrono efficienze di modulo più elevate rispetto al silicio amorfo.

La maggior parte offre un’efficienza leggermente inferiore: il CIS è in genere efficiente dal 10 al 13% e CdTe circa l’8 o il 9%.

Uno svantaggio è l’uso di metalli altamente tossici come il cadmio e la necessità di una produzione attentamente controllata e di uno smaltimento a fine vita; sebbene un tipico modulo CdTe contenga solo lo 0,1% di cadmio, che è riferito a un livello inferiore a quello trovato in una singola batteria NiCad tipo AA.

2-Per le forme

Modulo fotovoltaico con sistema di concentrazione

Ecco alcuni esempi di tecnologie di concentrazione ed esempi per concentratori di punti e linee.

Sebbene possano esserci differenze nelle prestazioni o nei materiali utilizzati, la maggior parte dei progetti seguirà uno di questi concetti.

LENTE DI FRESNEL

Una lente di Fresnel, chiamata per il fisico francese, comprende diverse sezioni con angoli diversi, che riducono peso e spessore rispetto a un obiettivo standard. Con una lente di Fresnel, è possibile ottenere una lunghezza focale corta e una grande apertura, mantenendo l’obiettivo acceso.

Le lenti di Fresnel possono essere costruite

  • sotto forma di un cerchio per fornire un  approccio puntuale con rapporti di concentrazione di circa 500, o
  • in forma cilindrica per fornire un  approccio di linea con rapporti di concentrazione inferiori.

Con l’elevato rapporto di concentrazione in una lente a punto di Fresnel, è possibile utilizzare una cella fotovoltaica a più giunzioni con la massima efficienza. In un concentratore di linee, è più comune usare silicio ad alta efficienza.

SPECCHI PARABOLICI

Qui, tutta la luce parallela in arrivo viene riflessa dal collettore (il primo specchio) attraverso un punto focale verso un secondo specchio, che è molto più piccolo, è anche uno specchio parabolico con lo stesso punto focale. Riflette i raggi di luce nel mezzo del primo specchio parabolico dove colpisce la cella solare.

Il vantaggio di questa configurazione è che non richiede obiettivi ottici, tuttavia si verificano perdite in entrambi gli specchi. SolFocus ha raggiunto un rapporto di concentrazione di 500 punti sotto forma di un concentratore con tracciamento a doppio asse.

RIFLETTORE

I moduli fotovoltaici a bassa concentrazione utilizzano specchi per concentrare la luce del sole su una cella solare. Spesso, questi specchi sono fatti di metallo ricoperto di silicone.

Questa tecnica riduce le perdite di riflessione fornendo efficacemente un secondo specchio interno.

L’angolo degli specchi dipende dall’angolo di inclinazione e dalla latitudine, oltre che dal design del modulo, ma di solito è fisso I rapporti di concentrazione raggiunti vanno da 1,5 a 2,5.

Le celle a bassa concentrazione sono generalmente costituite da silicio monocristallino. Non è richiesto alcun raffreddamento

Il più grande impianto fotovoltaico a bassa concentrazione del mondo è Sevilla PV con moduli di tre aziende: Artesa, Isofoton e Solartec

Lastra per formato tessera fotovoltaica

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Le piastrelle solari sono l’ultima innovazione nella tecnologia solare fotovoltaica,

Personalizza la quantità di elettricità prodotta dal tuo tetto solare per soddisfare il tuo fabbisogno energetico. Questa funzionalità è possibile utilizzando due tipi di tessere di vetro, pannelli solari e piastrelle non solari, entrambi uguali dal livello stradale.

Pannello solare fotovoltaico bifacciale

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I moduli bifacciali producono energia solare da entrambi i lati del pannello.

Mentre i tradizionali pannelli posteriori opachi sono monofacciali, i moduli bifacciali espongono sia la parte anteriore che quella posteriore delle celle solari.

Quando i moduli bifacciali sono installati su una superficie altamente riflettente (come un tetto TPO bianco o sul terreno con pietre chiare), alcuni produttori di moduli bifacciali sostengono un aumento della produzione del 30% solo a causa dell’energia extra generata dalla parte posteriore

I moduli bifacciali sono disponibili in molti design. Alcuni sono incorniciati, mentre altri sono senza cornice. Alcuni sono doppi vetri e altri usano fogli trasparenti.

La maggior parte utilizza celle monocristalline, ma ci sono design policristallini. L’unica cosa che è costante è che il potere è prodotto da entrambe le parti. Ci sono moduli senza vetro a doppio vetro che espongono la parte posteriore delle celle, ma non sono bifacciali.

I veri moduli bifacciali hanno contatti / barre del collettore sul lato anteriore e posteriore delle loro celle.

PREZZI DEI PANNELLI SOLARI

Nel 2018, la maggior parte dei proprietari di case sta pagando tra  $ 2,71 e $ 3,57   per watt per installare l’energia solare nelle proprie case, e il costo lordo medio dei pannelli solari prima dei crediti d’imposta è di  $ 18,840  .

Utilizzando la media per le dimensioni del sistema a 6 kW (6.000 watt), il costo del pannello solare sarà compreso tra  $ 11,380 e $ 14,990   (dopo i crediti d’imposta).

Questo è il sei e mezzo per cento in meno rispetto a un anno fa, e i costi del sistema di pannelli solari continuano a diminuire.

Tuttavia, per capire veramente cosa costa un singolo pannello solare e quanto costa un sistema solare completo per la tua casa, è importante confrontare i prezzi indicati con i proprietari della tua zona: i costi totali possono variare a seconda dello stato in cui vivi.

Costo medio dei pannelli solari in base alle dimensioni del sistema

Conoscere il costo medio per watt è utile, ma cosa significa per te $ 3,14 / watt? 

Il costo di installazione di un impianto solare per la tua casa o il tuo business dipende dalla quantità di elettricità che vuoi generare: un sistema più grande costerà di più, perché dovrai acquistare più attrezzature e avrai bisogno di più manodopera per installarlo.

La dimensione media del sistema di energia solare è di circa 5 kilowatt (kW). 

Sulla base del prezzo medio di  $ 3,14 / watt  , un sistema da 5kW costerebbe  $ 10,990  dopo i crediti d’imposta. Di seguito sono riportate alcune quotazioni medie del 2018 per altri sistemi di energia solare per dimensione:

  • Costo del sistema di energia solare di 6kW:  $ 13,188
  • Costo del sistema di energia solare da 8 kW:  $ 17,584
  • Costo del sistema di energia solare di 10kW:  $ 21,980

Cosa sono le celle fotovoltaiche e per cosa servono?

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Le celle solari riescono a convertire il 25% dell’energia solare in idioelettrici 

Le  celle solari , anche chiamate cellule sono dispositivi che convertono l’energia solare in energia elettrica, tramite l’effetto fotovoltaico o previo conversione di tale energia in calore o energia chimica. In queste celle, la luce cade su un dispositivo a semiconduttore a due strati che produce una differenza di fotovoltaggio o potenziale tra gli strati, che è in grado di condurre la corrente attraverso un circuito esterno.

Una caratteristica importante delle  celle solari  è che la loro tensione non dipende dalla loro dimensione ed è molto costante con il cambiamento dell’intensità luminosa, a differenza della corrente che circola attraverso un dispositivo e che è proporzionale all’intensità di luce e le sue dimensioni. Per confrontare le varie celle, sono classificati per densità di corrente o per ampere per centimetro quadrato nella loro area.

Le  celle solari  sono realizzate utilizzando lastre policristalline realizzate in un processo di stampaggio in cui il silicio che viene fuso viene versato in uno stampo e lasciato depositare. Quando è, viene tagliato in lastre e sono pronti. Le lastre policristalline sono economiche perché sono più facili da produrre, ma non sono così efficienti come le lastre monocristalline, che sono più costose ma le cui prestazioni sono molto più elevate. Nel processo quasi la metà del silicio si perde sotto forma di polvere durante il taglio.

La quantità di  energia  erogata da ciascuna cella solare è determinata dal tipo e dall’area del materiale, dall’intensità della luce solare e dalla lunghezza dell’onda di luce solare. Le celle prodotte con silicio monocristallino non possono convertire più del 25% dell’energia solare in energia elettrica, sebbene in futuro questa percentuale dovrebbe essere più elevata.

Quali sono i vantaggi delle celle fotovoltaiche?

L’energia solare, come sapete, è completamente verde e vi aiuterà a ridurre significativamente l’impronta di carbonio. Nonostante l’elevato costo iniziale dell’investimento, i pannelli solari vengono ammortizzati in un tempo relativamente breve e generano un notevole risparmio sulle bollette energetiche. Questi sono i principali vantaggi delle celle / pannelli solari:

  • Le celle solari non generano inquinamento e dipendono da una  fonte rinnovabile  che non si esaurirà presto.
  • Non producono alcun rumore  .
  • È garantito che durerà  almeno 25 anni  , ma la vita media di un sistema solare è compresa tra 30 e 40 anni.
  • Di solito non ci  sono costi di manutenzione  . Una volta coperto il costo iniziale, non dovrai spendere più denaro e generare elettricità gratuitamente.
  • L’  investimento  iniziale viene  ammortizzato  in circa 10 anni, ma maggiore è la quota e la quantità di luce solare che si riceve, minore è il periodo di recupero dell’investimento.
  • Puoi  guadagnare denaro  per l’elettricità che produci attraverso il  feed rate  .

Per saperne di più sulle celle solari

DOVE È IL POSTO MIGLIORE PER INSTALLARE I MIEI PANNELLI SOLARI?

Sia che tu stia cercando di costruire un giardino o di pianificare dove vuoi trovare il negozio di utensili, la posizione è estremamente importante.

Perché il giardino fiorisca, deve ricevere la giusta quantità di luce solare ed essere posto su un buon terreno nelle condizioni ottimali per la crescita. 

La posizione, la posizione e l’orientamento sono ugualmente importanti, se non di più, quando si tratta di  pannelli solari fotovoltaici

Se hai davvero insistito per posizionare i tuoi pannelli solari orizzontalmente sul lato della tua casa, probabilmente potresti, ma avrebbe senso?

Per un grande investimento che dovrebbe ridarti valore, mettere da parte il tempo per analizzare attentamente e determinare la migliore posizione è sicuramente un grosso problema che potresti usare per consultare un professionista.

Il più delle volte, i pannelli solari sono posizionati ad angolo sui tetti e c’è una buona ragione per questo.

Quindi, invece di chiedere se è possibile installare i pannelli solari ovunque si desideri, la migliore domanda che si dovrebbe porre è dove e come i pannelli dovrebbero essere posizionati per ottenere il massimo beneficio possibile. 

Questi benefici potrebbero includere risparmi in dollari, riduzione dell’impronta di CO2 e / o la soddisfazione di produrre la propria energia.

In generale,  i pannelli solari fotovoltaici  sono installati sui tetti, ma possono anche essere posizionati a terra, su parcheggi e corridoi esterni o anche vicino alle pareti. 

A seconda delle condizioni e della configurazione della proprietà, nonché della quantità di energia richiesta, ognuna di queste posizioni può fornire la massima luce solare.

I vari fattori che determinano il posizionamento e l’orientamento includono la direzione verso il tetto e / o la proprietà, l’angolo o inclinazione del tetto, la resistenza del tetto, il tipo di tempo come pioggia, grandine e neve che colpisce l’area per tutto l’anno e, naturalmente, qualsiasi ostacolo che possa causare ombreggiamento.

Il motivo per cui i tetti sono popolari in termini di posizionamento è perché tendono a ricevere più luce del sole e sono fuori strada, ma a volte l’installazione sul tetto non è pratica a causa di alcune limitazioni come lo spazio. Quindi, in casi come questi, montare a terra potrebbe essere l’opzione migliore.

A volte potresti pensare di avere molta luce solare, ma l’ombreggiatura inaspettata durante il giorno, sia grande che piccola, può avere un grande impatto sulla quantità di energia che stai effettivamente ricevendo. 

Il fatto che la tua proprietà non abbia alberi grandi e ostruttivi non significa che la palma del vicinato non possa oscurare la tua casa in qualche momento della giornata, anche se sembra lontana.

Se vuoi sapere quale sarebbe la migliore posizione per i tuoi pannelli solari, sarebbe una buona idea chiedere a un professionista oltre a fare le tue analisi e osservazioni per capire meglio il tuo sistema. 

Un esperto solare può misurare la quantità di ombra che cade sulla tua proprietà durante il giorno e dare la migliore raccomandazione per il posizionamento del sistema solare Quindi dove è il posto migliore per installare i tuoi pannelli solari? Odio dirlo, ma dipende. La buona notizia è che scoprire la posizione può essere facile. 

Quali sono i consigli per la manutenzione dei pannelli solari?

  • Tenere i pannelli solari lontani dalle aree ombreggiate  poiché la produzione di energia diventa inefficiente quando viene loro impedito di assorbire la luce solare.
  • Assicurarsi che gli inverter accendano le luci verdi  . Se non stanno lampeggiando, stai perdendo soldi non compensando il tuo consumo di elettricità.
  • Registra le prestazioni quotidiane per migliorare la manutenzione dei pannelli solari  . È importante notare quanta energia è stata prodotta in un momento costante ogni giorno e prendere nota delle date in cui è molto nuvoloso. Alcuni risultati saranno incoerenti. (Il tuo produttore potrebbe fornirti il ​​miglior sistema di monitoraggio per i tuoi pannelli solari).

IL MODULO SOLARE FOTOVOLTAICO

 

 

  • I kit di  pulizia del  pannello solare fotovoltaico  sono molto utili per la pulizia dei pannelli solari. All’interno del kit troverete un sapone biodegradabile, un detergente e un pennello o una piccola spazzola con una maniglia più lunga. Mescolare il sapone nel secchio con acqua. Le istruzioni sono fornite sulla bottiglia. Immergere il pennello nel secchio e iniziare a pulire delicatamente i pannelli solari. È possibile utilizzare l’acqua del rubinetto o una spazzola morbida per rimuovere lo sporco o lo sporco accumulato sui pannelli.
  • Come pulire i pannelli solari non è mai stato così facile! Pulire i pannelli solari quando sono bagnati o umidi, in modo che la sporcizia e i detriti che li attaccano possano essere facilmente puliti.
  • Non utilizzare mai spugne abrasive o sapone   per pulire il pannello solare in quanto potrebbe graffiare il vetro. Il modo migliore per pulire i pannelli solari è utilizzare un  panno morbido o un sapone biodegradabile  .
  • È importante non usare  materiali duri per pulire i pannelli solari in quanto potrebbero causare danni  e i pannelli solari sono costosi da riparare.
  • Se pulisci spesso, puoi solo  passare un tubo lungo i pannelli per rimuovere lo sporco  . Meno chiamate alla manutenzione del pannello solare.
  • Se devi salire sul tetto, fai attenzione che una volta che inizi a pulire, il tetto diventa scivoloso e può scivolare quando lo si abbassa,  quindi utilizzare cordini di sicurezza o un’imbracatura su cui appoggiarsi  .
  • Sempre  essere  attenti con la sporcizia sui pannelli solari  per assicurarsi che non si accumula perché possono meglio assorbono la luce solare quando sono privi di sporco.
  • Molte persone chiedono, i pannelli solari devono essere puliti? – La risposta è si. A seconda del tipo di pannello che hai,  può essere settimanale o mensile nella pulizia dei pannelli solari  . Il produttore del pannello solare dovrebbe essere in grado di consigliarvi su questo per la pulizia dei pannelli solari