Cos'è celle solari?

Celle Solari: Una Panoramica

Le celle solari, anche chiamate celle fotovoltaiche (PV), sono dispositivi che convertono la luce solare direttamente in elettricità tramite l'effetto fotovoltaico. Questo processo avviene senza parti in movimento e con emissioni minime, rendendole una tecnologia fondamentale per la generazione di energia rinnovabile.

Come Funzionano:

Il funzionamento di una cella solare si basa sull'assorbimento dei fotoni (particelle di luce) da parte di un materiale semiconduttore, tipicamente il silicio. Quando un fotone colpisce la cella, può trasferire la sua energia a un elettrone, permettendogli di liberarsi dal suo atomo e muoversi liberamente all'interno del materiale. Questo movimento degli elettroni crea una corrente elettrica. Una giunzione p-n all'interno della cella aiuta a dirigere il flusso di questi elettroni in una direzione specifica, creando così una tensione.

Materiali:

Il materiale semiconduttore più comune utilizzato nelle celle solari è il silicio cristallino, che può essere monocristallino o policristallino. Altri materiali includono il silicio amorfo, il tellururo di cadmio (CdTe), il seleniuro di rame indio gallio (CIGS) e materiali organici. Ogni materiale ha i suoi vantaggi e svantaggi in termini di efficienza, costo e flessibilità. L'efficienza di conversione è un parametro chiave, che indica la percentuale di energia solare incidente che viene convertita in elettricità.

Tipi di Celle Solari:

Esistono diversi tipi di celle solari, classificati in base al materiale e alla struttura:

• Celle in Silicio Cristallino: Le più diffuse, offrono una buona efficienza e durata. Si dividono in monocristalline (più efficienti, ma costose) e policristalline (meno costose, ma meno efficienti).
• Celle a Film Sottile: Utilizzano strati sottili di materiali semiconduttori, come CdTe o CIGS, depositati su un substrato flessibile. Sono più economiche da produrre ma generalmente meno efficienti.
• Celle Organiche: Basate su materiali organici, sono leggere, flessibili e potenzialmente a basso costo, ma hanno una durata e un'efficienza inferiori rispetto alle celle in silicio.
• Celle Multigiunzione: Composte da diversi strati di materiali semiconduttori con diverse bande proibite, che assorbono diverse lunghezze d'onda della luce solare. Sono le celle più efficienti, utilizzate principalmente in applicazioni spaziali e concentrate.

Applicazioni:

Le celle solari trovano applicazione in una vasta gamma di settori:

• Generazione di energia su larga scala: Centrali solari fotovoltaiche che alimentano intere città.
• Sistemi residenziali e commerciali: Pannelli solari sui tetti per l'autoconsumo di energia.
• Applicazioni portatili: Calcolatrici solari, caricabatterie per telefoni cellulari, illuminazione solare da giardino.
• Veicoli elettrici: Integrazione di celle solari nei tetti o nelle superfici dei veicoli per aumentare l'autonomia.
• Applicazioni spaziali: Alimentazione di satelliti e veicoli spaziali.

Prospettive Future:

La ricerca e lo sviluppo nel campo delle celle solari si concentrano sull'aumento dell'efficienza, la riduzione dei costi e lo sviluppo di materiali e tecnologie innovative. Le celle solari di prossima generazione, come le celle perovskite, promettono di raggiungere efficienze elevate a costi contenuti. L'integrazione delle celle solari con sistemi di accumulo di energia (batterie) è un'altra area di grande importanza per garantire una fornitura di energia continua e affidabile.