Fotovoltaico: il futuro dell'energia

Tesina esame di Stato

Fotovoltaico

Il futuro dell’energia

Stefano Speranza – Liceo Scientifico Statale A. Vallisneri – Classe 5°

5°

A

A.S. 2008

2008–2009 – Lucca

Una tecnologia praticamente perfetta

Un pannello fotovoltaico produce più energia di quanta se ne impiega per produrlo.

• Attualmente il fotovoltaico è la tecnologia con maggior crescita (raddoppia ogni 2 anni).

[1]

Il sole è una fonte “democratica” di energia:

• Illumina ogni casa.

La durata media garantita di un pannello fotovoltaico commerciale è di 20-25 anni.

• I “wafer” usati per creare componenti elettronici come CPU possono essere ritrasformati in pannelli fotovoltaici [2].

Storia del fotovoltaico

• 1839 Bécquerel scopre l’effetto foto-galvanico nei liquidi (alcune reazioni chimiche indotte dalla luce generano elettricità).
• 1883 L’inventore statunitense Charles Fritz produce la prima cella solare grande circa 30 centimetri quadrati a base di selenio.
• 1905 Albert Einstein pubblica la sua teoria sull’effetto fotoelettrico (emissione di elettroni da parte di un metallo irraggiato - il fotovoltaico ne è un sottocategoria) che gli porterà il premio Nobel.
• Anni ’50: intenso sviluppo dovuto alla ricerca di fonti di energia per i programmi spaziali.
• 1963 La giapponese Sharp produce i primi moduli fotovoltaici commerciali.
• 1982 In Svizzera viene realizzato il primo impianto fotovoltaico per la produzione di energia elettrica su grande scala.
• 2008 Produzione effettiva globale 15 GW contro i 16 TW di energia totale consumata nel mondo.

Basi del pannello fotovoltaico

Semiconduttori

I semiconduttori sono materiali caratterizzati da:

• Resistività intermedia fra conduttori e isolanti.
• Crescita della conduttività al crescere della temperatura.
• Particolare sensibilità alla luce: se irraggiati o riscaldati liberano alcuni elettroni di valenza che diventano di conduzione.
• Per sfruttare al massimo alcune proprietà, essi vengono “drogati”.

Basi del pannello fotovoltaico

Drogaggio

Figura 1: struttura del reticolo cristallino del silicio in forma pura. Sono presenti 4 elettroni di valenza.

Figura 2: esemplificazioni di drogaggio tipo n e tipo p.

L’arsenico (As), pentavalente, forma quattro legami covalenti mentre un elettrone resta libero (atomo donatore).

Il Boro (B) invece, trivalente, prende un elettrone dal silicio (Si) creando una “lacuna”.