Cos'è celle fotovoltaiche?

Celle Fotovoltaiche: L'Energia del Sole in Elettricità

Le celle fotovoltaiche (spesso abbreviate in celle FV) sono dispositivi semiconduttori che convertono la luce solare direttamente in elettricità attraverso il fenomeno del effetto fotovoltaico. Sono il cuore dei pannelli solari e un componente fondamentale per la generazione di energia solare.

Come Funzionano?

Il principio di funzionamento è basato sull'assorbimento dei fotoni (particelle di luce) da parte del materiale semiconduttore, tipicamente il silicio. Questo processo libera elettroni, creando una corrente elettrica. Le celle FV sono costruite con due strati di semiconduttori, uno drogato positivamente (tipo p) e l'altro negativamente (tipo n). La giunzione p-n tra questi strati crea un campo elettrico che separa gli elettroni e le lacune create dalla luce, generando una tensione elettrica.

Materiali e Tipi di Celle Fotovoltaiche:

• Silicio Cristallino: Il silicio cristallino è il materiale più comune utilizzato nelle celle fotovoltaiche. Si divide ulteriormente in:
  • Silicio Monocristallino: Offre la più alta efficienza, ma è più costoso da produrre.
  • Silicio Policristallino: Meno efficiente del monocristallino, ma anche meno costoso.
• Film Sottile: Tecnologia più recente che utilizza meno materiale semiconduttore. Esempi includono:
  • Tellururo di Cadmio (CdTe)
  • Selenio Indio Gallio Rame (CIGS)
  • Silicio Amorfo (a-Si)

Efficienza delle Celle Fotovoltaiche:

L'efficienza di una cella fotovoltaica è la percentuale di energia solare incidente che viene convertita in elettricità. Le celle di silicio cristallino di alta qualità possono raggiungere efficienze superiori al 20%, mentre le celle a film sottile hanno generalmente efficienze inferiori. La ricerca continua a concentrarsi sull'aumento dell'efficienza e sulla riduzione dei costi.

Applicazioni:

Le celle fotovoltaiche trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Pannelli Solari per Abitazioni e Edifici Commerciali: Generazione di elettricità su larga scala per l'alimentazione di abitazioni e attività commerciali.
• Centrali Solari Fotovoltaiche: Grandi impianti che generano energia elettrica da vendere alla rete.
• Dispositivi Portatili: Caricabatterie solari per telefoni cellulari, laptop e altri dispositivi.
• Veicoli Elettrici: Integrazione di pannelli solari sui veicoli per aumentare l'autonomia.
• Applicazioni Spaziali: Alimentazione di satelliti e altre apparecchiature nello spazio.

Vantaggi:

• Energia Rinnovabile: Utilizza una fonte di energia inesauribile, il sole.
• Basso Impatto Ambientale: Non produce emissioni di gas serra durante il funzionamento.
• Riduzione della Dipendenza dai Combustibili Fossili: Contributo alla diversificazione delle fonti energetiche.
• Bassi Costi di Manutenzione: Le celle fotovoltaiche richiedono poca manutenzione.

Svantaggi:

• Costo Iniziale: L'installazione di un sistema fotovoltaico può essere costosa.
• Produzione Variabile: La produzione di energia dipende dalle condizioni meteorologiche e dall'ora del giorno.
• Necessità di Accumulo: Spesso è necessario un sistema di accumulo dell'energia (batterie) per garantire la disponibilità di energia quando il sole non splende.
• Impatto Ambientale della Produzione: La produzione delle celle fotovoltaiche può avere un impatto ambientale, sebbene minore rispetto ai combustibili fossili.