SOLARE

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FOTOVOLTAICO

FUNZIONAMENTO DI UNA CELLA SOLARE

Le celle solari producono corrente a partire dalla luce del Sole; il loro componente principale è un semiconduttore, generalmente il silicio. Si definisce semiconduttore un materiale che non è assimilabile né agli isolanti, né ai conduttori, le cui proprietà elettriche possono essere condizionate dall'apporto di additivi (drogaggio). La cella solare è composta da due strati adiacenti di materiale semiconduttore. Gli strati sono dotati di contatti metallici separati e vengono drogati in modo tale da generare uno strato denominato "n" (n = negativo), con un eccesso di elettroni, e uno strato subordinato "p" (p = positivo), con una carenza di elettroni.

Questo trattamento viene detto drogaggio e la quantità delle impurità introdotte è dell'ordine di una parte per milione. Generalmente si utilizzano il boro (terzo gruppo) ed il fosforo (quinto gruppo) per ottenere rispettivamente una struttura di tipo p (con un eccesso di lacune) ed una di tipo n (con un eccesso di elettroni).

Quindi il primo strato, a carica negativa, si indica con n, l'altro, a carica positiva, con p, la zona di separazione è detta giunzione p-n.

In entrambi i casi il materiale risulta elettricamente neutro; tuttavia, ponendo a contatto i due tipi di strutture, tra i due strati si attiva un flusso elettronico dalla zona n alla zona p che, raggiunto il punto di equilibrio elettrostatico, determina un eccesso di carica positiva nella zona n, dovuto agli atomi di fosforo con un elettrone in meno, e un eccesso di carica negativa nella zona p, dovuto agli elettroni migrati dalla zona n. In altri termini gli elettroni presenti nel silicio tipo n diffondono per un breve tratto nel silicio tipo p: il silicio tipo n si carica positivamente, quello di tipo p si carica negativamente e si crea inoltre una regione intermedia detta zona di svuotamento o di carica spaziale.

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Il risultato è un campo elettrico interno al dispositivo dell’ampiezza di pochi micrometri.

Quando la cella solare è investita da radiazione solare (fotoni), lo strato "n" superiore è così sottile che i fotoni della luce solare incidente sono in grado di attraversarlo e di cedere la loro energia ad un elettrone nella zona di carica spaziale. L'elettrone così eccitato è in grado di spostarsi: segue il campo elettrico interno e fuoriesce dalla zona di carica spaziale, dirigendosi verso i contatti metallici dello strato "n". Collegando un'utenza, il circuito elettrico si chiude: gli elettroni si spostano attraverso l'utenza verso il contatto posteriore della cella solare e infine ritornano nella zona di carica spaziale.

La corrente così prodotta sarà di tipo continua. Attraverso un inverter verrà trasformata in corrente alternata.

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