Cosa sono le celle fotovoltaiche?
Le celle fotovoltaiche sono dispositivi che producono elettricità direttamente dalla luce solare. Molte celle fotovoltaiche messe insieme formano un array solare o un pannello solare. Queste cellule convertono la luce in elettricità sfruttando l'energia creata quando i fotoni della luce solare colpiscono gli elettroni in uno stato di energia superiore, all'interno della cellula stessa. Le celle fotovoltaiche sono composte da materiali stratificati che includono due tipi di silicio, un rivestimento antiriflesso e una copertura in vetro. La tecnologia utilizzata per produrre i pannelli solari continua a progredire e potrebbe un giorno fornire energia essenzialmente gratuita per alimentare case e aziende.
Una delle parti più importanti di una cella fotovoltaica è il materiale utilizzato come semiconduttore. Il silicio è il semiconduttore più comunemente usato, ma sono disponibili altre opzioni per alcune applicazioni, che possono essere meno costose del silicio. Quando la luce colpisce il semiconduttore, una parte dell'energia luminosa viene assorbita, causando il rilascio di elettroni. La corrente elettrica che ne risulta è quella che può essere utilizzata come elettricità e viene raccolta dalle griglie di contatto metalliche nella parte superiore e inferiore delle celle solari.
Il silicio di per sé non è un ottimo conduttore di elettricità. Per essere utilizzato in una cella solare, il silicio deve essere modificato o "drogato" con altri elementi. Fosforo e boro sono gli elementi scelti per questo scopo. Uno strato di silicio drogato con fosforo può trarre vantaggio dal fatto che quest'ultimo elemento ha un solo elettrone nel suo guscio elettronico più esterno. Questo è l'elettrone che può essere eliminato dall'energia luminosa.
Nell'altro strato, gli atomi di boro hanno solo tre elettroni nel loro guscio esterno, anziché quattro, che il silicio ha. Questo crea un punto in cui gli elettroni extra vanno, e questo movimento di elettroni è ciò che rende la corrente elettrica. I due strati di silicio hanno anche cariche opposte, che è ciò che fornisce la tensione.
I cristalli di silicio sono un materiale naturalmente riflettente. Quando vengono utilizzati in celle fotovoltaiche, devono disporre di un rivestimento antiriflesso, altrimenti la maggior parte dell'energia solare che raggiunge il pannello verrà riflessa senza produrre elettricità. Il rivestimento antiriflesso è il singolo principale fattore che influenza l'efficienza di un pannello solare correttamente costruito. Tuttavia, anche con questo rivestimento, solo una quantità relativamente piccola della luce può essere utilizzata per produrre elettricità. Con l'avanzare della tecnologia, le celle fotovoltaiche aumenteranno probabilmente di efficienza, rendendole più pratiche per l'uso quotidiano residenziale e industriale.