• Al Silicio cristallino ( monocristallino o policristallino ); Al Silicio amorfo ;
• A film sottile o Thin Film ( Tellurio di Cadmio , Diseleniu ro di rame e indio ).
FOCUS 23
Figura 1 . Struttura del modulo fotovoltaico
compresa fra i 0,38 μm ed i 0,78 μm e corrisponde a circa la metà dell ’ intensità energetica totale . La radiazione solare che raggiunge il suolo terrestre , però , non è tutta disponibile . Una parte di essa è attenuata per effetto dell ’ atmosfera ( fenomeni di diffusione e assorbimento ). La potenza della radiazione solare prima delle modificazioni da parte dell ’ atmosfera terrestre è definita costante solare Go e vale circa 1,353 kW / m ². Da sempre l ’ uomo ha cercato di sfruttare questa energia . Archimede ( matematico e fisico greco , 287 ÷ 212 a . C .) è stato certamente il primo : riuscì a concentrare i raggi solari mediante specchi per produrre calore , in occasione della difesa di Siracusa dall ’ invasione da parte dei romani . I primi tentativi di captare le onde radio del Sole risalgono , però , solo alla fine del secolo XIX . Nel 1839 , durante alcuni esperimenti con celle elettrolitiche , Alexandre Edmond Becquerel scopre l ’ effetto fotovoltaico . Pochi anni dopo , nel 1884 Charles Fritts realizza la prima cella fotovoltaica e Heinrich Hertz la descrive per la prima volta nel 1887 . La spiegazione dell ’ effetto fotovoltaico consentirà ad Albert Einstein di ricevere il premio Nobel per la Fisica nel 1905 , ma solo nel 1954 troviamo la prima applicazione di una cella fotovoltaica in silicio . Pochi anni dopo ( 17 marzo 1958 ) è messo in orbita il primo satellite artificiale a energia solare ( Vanguard 1 ). Il primo modulo fotovoltaico prodotto in serie sarà commercializzato , invece , nel 1963 .
Principio di funzionamento di una cella fotovoltaica
La conversione diretta della radiazione solare in energia elettrica è detta effetto fotovoltaico e si basa sulla proprietà dei semiconduttori di generare energia elettrica quando sono raggiunti dalla radiazione solare .
Il componente base che forma il modulo fotovoltaico è la cella fotovoltaica , il dispositivo a semiconduttori al cui interno si forma un campo elettrico . Grazie ad un procedimento ( drogaggio ), all ’ interno del semiconduttore le cariche elettriche ( fotoni ) generate dalla radiazione solare dando origine ad un flusso di corrente elettrica ( giunzione p-n ). Il processo fotovoltaico nei semiconduttori può essere schematizzato come successione di generazione , migrazione e separazione delle cariche elettriche . L ’ assorbimento delle radiazioni genera cariche positive ( o lacune ) e cariche negative ( o elettroni ) in eccesso che si dispongono nelle zone del dispositivo separate da una disomogeneità ( cariche elettriche di segno opposto ). Il processo genera , quindi , un movimento ordinato di cariche elettriche nel semiconduttore ovvero la circolazione di una corrente elettrica . Il principale materiale utilizzato per la produzione delle celle fotovoltaiche è il Silicio ; quando le celle sono irraggiate dal Sole sono in grado di produrre direttamente elettricità con un rendimento di conversione ( energia elettrica ottenuta / energia solare incidente ) dell ’ ordine del 13 ÷ 17 %. Le principali celle fotovoltaiche in commercio sono quelle :
• Al Silicio cristallino ( monocristallino o policristallino ); Al Silicio amorfo ;
• A film sottile o Thin Film ( Tellurio di Cadmio , Diseleniu ro di rame e indio ).
Più celle fotovoltaiche collegate fra loro formano un modulo fotovoltaico ; più moduli fotovoltaici collegati in serie formano la stringa fotovoltaica ; l ’ insieme di tutte le stringhe costituisce il generatore fotovoltaico o campo fotovoltaico . Un impianto fotovoltaico è costituito dal generatore fotovoltaico e del BOS ( gli altri componenti necessari alla produzione e all ’ utilizzo dell ’ energia elettrica prodotta dal generatore fotovoltaico ), ovvero , dall ’ insieme di tutte le stringhe , delle strutture di sostegno , dei cavi elettrici e dei relativi collegamenti , delle protezioni ( diodo di blocco e il diodo di bypass ). Per l ’ utilizzo dell ’ energia elettrica prodotta , inoltre , può essere necessario installare un sistema di conversione ( inverter ), indispensabile qualora l ’ impianto sia collegato alla rete elettrica . Un impianto fotovoltaico può comprendere anche un accumulo elettrico ( storage ) per immagazzinare l ’ energia prodotta durante le ore di insolazione . Completano gli impianti fotovoltaici l ’ eventuale presenza di contatori di energia per registrare le quantità di energia prodotta e i sistemi di monitoraggio remoto ( sistemi di acquisizione dati ). Secondo le modalità di connessione con la rete elettrica si parla di impianti fotovoltaici isolati dalla rete del distributore ( stand-alone o off-grid ) o di impianti fotovoltaici collegati alla rete elettrica del distributore ( grid-connected ). Per gli impianti stand-alone , l ’ e- nergia prodotta dall ’ impianto fotovoltaico alimenta un carico elettrico o una rete elettrica locale , e la parte eccedente dell ’ energia prodotta è accumulata in accumulatori elettrochimici ( storage ) per renderla disponibile nelle ore di scarsa insolazione e di notte ; per gli impianti grid-connected , l ’ energia prodotta dall ’ impianto fotovoltaico è convertita in corrente alternata per alimentare un impianto elettrico ; l ’ eventuale eccedenza di produzione può essere venduta ( immessa in rete ) o accumulata con un sistema di accumulo per renderla disponibile nelle ore di scarsa insolazione e di notte .
GIE - IL GIORNALE DELL ’ INSTALLATORE ELETTRICO