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MANUALI TECNICI

FUNZIONAMENTO DI UNA CELLA SOLARE

Il funzionamento di una cella solare (o cella fotovoltaica) è un processo affascinante che trasforma la luce direttamente in elettricità sfruttando le proprietà dei materiali semiconduttori, solitamente il silicio.

Il Semiconduttore

Una cella solare non è un pezzo di materiale uniforme. È composta da due strati di silicio “drogati” (ovvero mescolati con piccole quantità di altri elementi) per creare cariche elettriche diverse:

• Strato di tipo N (Negativo): Contiene un eccesso di elettroni (cariche negative).

• Strato di tipo P (Positivo): Contiene una carenza di elettroni, creando dei “vuoti” chiamati lacune (cariche positive).

Nel punto in cui questi due strati si incontrano, si crea la giunzione P-N, che genera un campo elettrico interno. Questo campo agisce come una sorta di “vigile urbano” che costringe le cariche a muoversi in una sola direzione.

L’Effetto Fotovoltaico (Step-by-Step)

Il processo si attiva quando la luce solare colpisce la cella:

1. Assorbimento dei Fotoni: La luce solare è composta da particelle di energia chiamate fotoni. Quando un fotone colpisce un atomo di silicio con energia sufficiente, “colpisce” un elettrone e lo libera.

2. Generazione di Cariche: L’elettrone liberato lascia dietro di sé una “lacuna”. Ora abbiamo una coppia carica negativa/positiva libera di muoversi.

3. Separazione delle Cariche: Grazie al campo elettrico della giunzione P-N, gli elettroni vengono spinti verso lo strato N, mentre le lacune verso lo strato P.

4. Creazione della Corrente: Collegando i due strati con un filo conduttore esterno, gli elettroni iniziano a fluire dallo strato N verso lo strato P per ricongiungersi alle lacune. Questo flusso di elettroni è la corrente elettrica.

Componenti di una Cella Completa

Per far sì che questa energia sia utilizzabile e la cella non si rovini, vengono aggiunti altri elementi:

• Contatti Metallici: Griglie sottili sulla parte superiore e una piastra sulla parte inferiore per raccogliere gli elettroni e convogliarli nel circuito.

• Rivestimento Antiriflesso: Poiché il silicio è lucido e rifletterebbe la luce, si applica uno strato speciale per “intrappolare” più fotoni possibili (ecco perché i pannelli sono blu scuro o neri).

• Vetro Protettivo: Per proteggere il tutto dagli agenti atmosferici.

In sintesi

La cella solare non “consuma” nulla per produrre energia; agisce semplicemente come un intermediario che prende l’energia dai fotoni del sole e la regala agli elettroni, obbligandoli a muoversi in un circuito.