Celle fotovoltaiche, note anche come celle solari, sono diventate un attore chiave nel settore delle energie rinnovabili.Questi dispositivi hanno rivoluzionato il modo in cui utilizziamo l’energia solare per generare elettricità.In questo articolo approfondiremo l'affascinante mondo dell'celle fotovoltaicheed esplorare come generano elettricità.
Il cuore di una cella fotovoltaica è un materiale semiconduttore, solitamente costituito da silicio.Quando i fotoni della luce solare colpiscono la superficie di una cellula, eccitano gli elettroni nel materiale, facendoli staccare dagli atomi.Questo processo è chiamato effetto fotovoltaico.
Per sfruttare questi elettroni rilasciati, le batterie sono costruite in strati con proprietà diverse.Lo strato superiore è realizzato con materiali appositamente progettati per assorbire la luce solare.Sotto questo strato si trova lo strato attivo, composto da materiale semiconduttore.Lo strato inferiore, chiamato strato di contatto posteriore, aiuta a raccogliere gli elettroni e a trasferirli fuori dalla cellula.
Quando la luce solare penetra nello strato superiore della cella, eccita gli elettroni negli atomi del materiale semiconduttore.Questi elettroni eccitati sono quindi in grado di muoversi liberamente all'interno del materiale.Tuttavia, per generare elettricità, gli elettroni devono fluire in una direzione specifica.
È qui che entra in gioco il campo elettrico all’interno della cellula.Il materiale semiconduttore nello strato attivo è drogato con impurità per creare uno squilibrio elettronico.Ciò crea una carica positiva su un lato della batteria e una carica negativa sull'altro.Il confine tra queste due regioni è chiamato giunzione pn.
Quando un elettrone viene eccitato da un fotone e si stacca dal suo atomo, viene attratto dal lato carico positivamente della cellula.Mentre si muove verso l'area, lascia al suo posto un "buco" carico positivamente.Questo movimento di elettroni e lacune crea una corrente elettrica all'interno della batteria.
Tuttavia, nel loro stato libero, gli elettroni non possono essere utilizzati per alimentare dispositivi esterni.Per sfruttare la loro energia, i contatti metallici sono posizionati sugli strati superiore e inferiore delle celle.Quando i conduttori sono collegati a questi contatti, gli elettroni fluiscono attraverso il circuito creando una corrente elettrica.
Una singola cella fotovoltaica produce una quantità relativamente piccola di elettricità.Pertanto, più celle sono collegate insieme per formare un'unità più grande chiamata pannello o modulo solare.Questi pannelli possono essere collegati in serie o in parallelo per aumentare la tensione e la corrente erogata, a seconda delle esigenze del sistema.
Una volta generata, l’elettricità può essere utilizzata per alimentare una varietà di dispositivi ed elettrodomestici.In un sistema collegato alla rete, l’elettricità in eccesso generata dai pannelli solari può essere reimmessa nella rete, compensando la necessità di produzione di combustibili fossili.Nei sistemi autonomi, come quelli utilizzati in aree remote, l’elettricità generata può essere immagazzinata in batterie per un uso successivo.
Celle fotovoltaichefornire una soluzione verde, sostenibile e rinnovabile al nostro fabbisogno energetico.Hanno il potenziale per ridurre significativamente la nostra dipendenza dai combustibili fossili e mitigare l’impatto ambientale della produzione di elettricità.Mentre la tecnologia continua ad avanzare, potremmo vederecelle fotovoltaichediventare più efficienti ed economici, rendendoli parte integrante del nostro futuro panorama energetico.
Orario di pubblicazione: 27 novembre 2023