Concetti Chiave
- La cella fotovoltaica converte direttamente la luce solare in energia elettrica attraverso due strati di materiali semiconduttori, uno di tipo n e uno di tipo p.
- Un rivestimento antiriflesso e due contatti elettrici completano la struttura della cella fotovoltaica, ottimizzando il suo funzionamento.
- La giunzione tra i semiconduttori genera un campo elettrico che mobilita gli elettroni quando colpiti dalla luce solare, creando una corrente elettrica.
- Collegando i due strati con un circuito esterno, si ottiene una circolazione di elettroni, generando corrente continua.
- Il rendimento massimo teorico delle celle fotovoltaiche è del 32%, mentre il rendimento attuale varia tra il 10% e il 18%.
La cella fotovoltaica è un dispositivo in grado di trasformare direttamente Essa è costituita essenzialmente da due sottili strati di materiali semiconduttori(silicio cristallino o amorfo, oppure altre sostanze): uno strato è di tipo n (tende a raccogliere elettroni), l’altro di tipo p (tende a raccogliere cariche positive). La cella fotovoltaica è completata da un rivestimento antiriflesso e da due contatti elettrici, uno superiore e uno inferiore.
Funzionamento della giunzione
Nella zona di contatto (giunzione) tra i semiconduttori esiste un campo elettrico, dovuto alla diversa natura dei due materiali: quando la zona di contatto è colpita da luce solare (cioè da fotoni) vengono mobilitati elettroni (quelli più esterni degli atomi di silicio),che il campo elettrico sospinge nello strato n. Per ogni elettrone che si libera, si forma contemporaneamente una carica positiva che, sempre a causa del tempo elettrico, viene sospinta nello strato p.
Rendimento delle celle fotovoltaiche
Collegando con un circuito esterno i due strati, si avrà una circolazione di elettroni, cioè una corrente elettrica continua, tra n e p.
Il rendimento massimo teorico della trasformazione di energia solare in energia elettrica è del 32%, mentre quello attuale è del 18-10%.
Domande da interrogazione
- Qual è la struttura fondamentale di una cella fotovoltaica?
- Come funziona la giunzione tra i semiconduttori in una cella fotovoltaica?
- Qual è il rendimento massimo teorico delle celle fotovoltaiche?
La cella fotovoltaica è composta da due strati di materiali semiconduttori, uno di tipo n e uno di tipo p, completati da un rivestimento antiriflesso e due contatti elettrici, come descritto nel testo.
Nella giunzione tra i semiconduttori si crea un campo elettrico che, quando colpito dalla luce solare, mobilita elettroni nello strato n e genera cariche positive nello strato p, permettendo la circolazione di corrente elettrica.
Il rendimento massimo teorico della trasformazione di energia solare in energia elettrica è del 32%, mentre il rendimento attuale varia tra il 10% e il 18%, come indicato nel testo.
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