CELLE FOTOVOLTAICHE

Le  celle fotovoltaiche  chiamate anche celle solari, sono dispositivi tecnologici responsabili della trasformazione della luce solare in energia elettrica e questo fenomeno è noto come effetto fotovoltaico.

 La stragrande maggioranza sono semiconduttori di silicio e interagiscono con i fotoni in ingresso per generare una corrente elettrica.

Di che materiale sono fatte le cellule fotovoltaiche?

Le prime celle fotovoltaiche erano fatte di silicio combinato, o drogato, con altri elementi per influenzare il comportamento di elettroni o orifizi (assenze di elettroni all’interno degli atomi).

 Altri materiali, come il rame e il diseleniuro di indio (CIS), il tellururo di cadmio (CdTe) e l’arseniuro di gallio (GaAs), sono stati sviluppati per l’uso nelle  celle fotovoltaiche . 

Esistono due tipi di base di materiale semiconduttore, denominati positivi (o di tipo P) e negativi (o di tipo N). 

In una  cella fotovoltaica , i pezzi piatti di questi materiali sono messi insieme, e il confine fisico tra di loro è chiamato giunzione PN.

 Il dispositivo è costruito in modo tale che il giunto possa essere esposto alla luce visibile, IR o UV. Quando questa radiazione colpisce la giunzione PN, si verifica una differenza di tensione tra il tipo P e i materiali di tipo N.

 Gli elettrodi collegati agli strati semiconduttori consentono di estrarre la corrente dal dispositivo.

Come funzionano le celle fotovoltaiche?

L’  energia fotovoltaica  funziona nel modo seguente: la luce solare è composta da fotoni o particelle di energia solare radiante. Questi fotoni contengono diverse quantità di energia a seconda della lunghezza d’onda dello spettro solare.

 Quando i fotoni si scontrano con una cella solare, alcuni vengono assorbiti mentre altri vengono riflessi.

 Quando il materiale assorbe abbastanza energia fotonica, gli elettroni all’interno del materiale della cella solare vengono staccati dai loro atomi.

 Gli elettroni migrano verso la superficie anteriore della cella solare, che è fatta per essere più ricettiva agli elettroni liberi. 

Quando molti elettroni, ciascuno con una carica negativa, viaggiano verso la superficie della cella, lo squilibrio del carico risultante tra la superfici anteriore e posteriore della cella crea un potenziale di tensione come i poli positivo e negativo di una batteria.

 Quando le due superfici sono collegate attraverso un carico esterno, scorre l’elettricità.

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Quanto sono grandi le celle fotovoltaiche?

Le singole celle solari variano in dimensioni da circa 1 cm a circa 10 cm di larghezza. 

Una cella di queste dimensioni può produrre solo 1 o 2 watt, il che non è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni nei dispositivi elettronici.

 Per aumentare la potenza di uscita, le celle sono collegate elettricamente a un modulo. I moduli sono collegati per formare una matrice. 

Il termine “matrice” si riferisce all’intero impianto di generazione, sia esso composto da uno o più migliaia di pannelli solari.

Le prestazioni di un array fotovoltaico dipendono dalla luce solare. Il clima (ad esempio, nuvole, nebbia) ha un effetto significativo sulla quantità di energia solare ricevuta da un array fotovoltaico e, a sua volta, sulle sue prestazioni.

Quanti tipi di celle fotovoltaiche ci sono?

Le celle fotovoltaiche convertono l’energia del sole nell’elettricità che usiamo nelle nostre case, per accendere le luci nelle nostre strade e le macchine nelle nostre industrie questo è l’  energia solare fotovoltaica .

 Possono essere visti su scala industriale nelle fattorie solari e più discretamente sui tetti delle nostre case.

A colpo d’occhio, le celle fotovoltaiche

• La maggior parte dei  pannelli fotovoltaici  sono basati su silicio o sono una variante.
• Ci sono diversi tipi di pannelli solari che includono piastrelle, film e peso leggero.
• La principale differenza nei pannelli solari è la purezza o l’allineamento del silicio. Più perfetto è l’allineamento delle molecole di silicio, migliore è la conversione della luce solare in elettricità.
• Ovviamente, i pannelli più efficienti sono i più costosi, ma questo non dovrebbe essere il motivo principale per scegliere un tipo piuttosto che un altro.

Celle fotovoltaiche in silicio monocristallino

Le celle solari fotovoltaiche più efficienti con un’efficienza del 15% *, il silicio monocristallino sono quindi l’opzione più costosa. 

Richiedono meno spazio rispetto ad altre celle semplicemente perché producono più energia e possono produrre fino a quattro volte più energia rispetto ai pannelli solari a film sottile. Inoltre durano più a lungo rispetto ad altri pannelli e funzionano meglio in condizioni di scarsa luminosità.

Lo svantaggio principale è il costo che spesso significa che non è la prima opzione per i proprietari di casa.

 Può anche essere influenzato da sporcizia o ombra, che può interrompere il circuito e il processo di produzione è spesso considerato uno spreco perché le celle devono essere tagliate in cialde.

Celle fotovoltaiche policristalline (o multicristalline)

Con un’efficienza del 13%, i pannelli solari policristallini sono spesso considerati un’opzione economica migliore, soprattutto per i proprietari di case. 

Sono fatti di numerosi cristalli di silicio più piccoli che si sciolgono e ricristallizzano. Il processo per crearli è più semplice e meno dispendioso rispetto ai pannelli monocristallini.

 Soffrono di più a temperature elevate che possono ridurne la durata, ma in generale funzionano altrettanto bene quanto le loro controparti più costose.

Il principale svantaggio dei pannelli solari policristallini è che hanno bisogno di più di essi a causa della minore efficienza della conversione di energia.

Pannelli solari a film sottile amorfo

Con il 7%, i pannelli solari a film sottile sono tra i meno efficienti sul mercato, ma rappresentano l’opzione più economica.

 Funzionano bene in condizioni di scarsa illuminazione, anche al chiaro di luna, e sono fatti di silicone non cristallino che può essere trasferito in un film sottile su un altro materiale come il vetro. 

Il vantaggio principale è che può essere prodotto in serie a un costo molto più economico, ma è più adatto a situazioni in cui lo spazio non è un grosso problema.

Lo svantaggio principale dei pannelli solari a film sottile non viene generalmente utilizzato per scopi residenziali e si degraderà più rapidamente rispetto alle celle cristalline.

Pannelli solari ibridi al silicio

Con un rendimento del 18%, il  pane solari ibridi fedeli sono costituiti da una miscela di amorfo e monocristallino per generare la massima efficienza. Ci sono una varietà di tipi di cellule ibride e sono ancora in fase di ricerca e sviluppo, quindi sono attualmente un’opzione più costosa.

Qual è l’efficienza delle celle fotovoltaiche?

L’efficienza di una cella fotovoltaica è la percentuale di luce solare che può essere trasformata in elettricità, una cella fotovoltaica con un’efficienza del 15% si accen- de che non più del 15% della luce ricevuta dal pannello solare viene trasformata in elettricità.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi delle celle fotovoltaiche?

Vantaggi del solare fotovoltaico

• Sebbene la tariffa energetica sia cambiata notevolmente da quando è stata introdotta, i sistemi di energia solare fotovoltaica continuano ad essere un grande investimento perché riducono sostanzialmente la bolletta dell’elettricità.

• Il prezzo dei pannelli solari è stato ridotto del 45% o più, il che rende l’intero sistema molto più economico.

• I sistemi solari fotovoltaici funzionano diversamente dai sistemi solari termici. L’energia solare fotovoltaica genera effettivamente elettricità gratuita, mentre i sistemi solari termici riscaldano l’acqua.

• I sistemi solari fotovoltaici richiedono luce naturale, quindi i giorni in cui il sole non splende funzionerà. Tutto ciò di cui hai bisogno è luce per creare energia, quindi anche se l’efficienza del campo fotovoltaico sarà inferiore quando il sole sarà coperto da nuvole, genererà un po ‘di elettricità.

• L’utilizzo  dell’energia solare  aiuta a ridurre le bollette elettriche perché sta generando parte dell’elettricità che si utilizza. Alcuni sistemi possono generare fino al 40 percento dell’elettricità consumata annualmente.

• C’è pochissima manutenzione coinvolti nel possesso di un  sistema solare fotovoltaico . Assicurati di acquistare il sistema da un’azienda con una solida reputazione in modo da sapere che stai acquistando pannelli di qualità e un buon servizio di assistenza tecnica.

• La tariffa energetica è progettata per aumentare la quantità di energia solare utilizzata nel Regno Unito, ma rende anche l’installazione dei sistemi solari fotovoltaici ancora più attraente per i proprietari di case e le imprese.

• Usando l’energia verde invece dei combustibili fossili, stai facendo tutto il possibile per proteggere l’ambiente. Le riserve globali di combustibili fossili stanno diminuendo rapidamente, quindi dovremo presto trovare combustibili alternativi. I pannelli solari fotovoltaici forniscono un modo ecologico per produrre elettricità.

Svantaggi di Solar PV

• I pannelli solari fotovoltaici sono più costosi dei pannelli progettati per l’energia solare termica. Tuttavia, fanno molto di più per la tua casa o azienda di pannelli solari termici, e ci sono alcuni incentivi e sussidi per aiutare a pagare per loro.

• È necessario uno spazio sul tetto adeguato per mostrare i pannelli solari fotovoltaici. Più grande è il pannello, più elettricità verrà generata.

• I pannelli solari potrebbero non essere un’opzione di energia verde praticabile per voi se la vostra casa o azienda ha un tetto prevalentemente rivolto a nord o est o se edifici alti e / o alberi mettono il tetto all’ombra durante il giorno.