Celle fotovoltaiche: cosa sono e come funzionano

Le celle fotovoltaiche sono la base degli impianti fotovoltaici per la produzione di energia rinnovabile e pulita. 

Questi dispositivi elettrici sono in grado di convertire l’energia del sole in energia elettrica, sfruttando l’effetto fotovoltaico. E la cella costituisce solo un piccolo, seppur fondamentale, tassello del mosaico che compone i moduli fotovoltaici.

In questo articolo scopriremo insieme cos’è e come funziona.

Da cosa è composta una cella fotovoltaica?

Di solito, ogni cella è caratterizzata da una forma quadrata, con dimensioni di circa 12,5 cm per lato, e uno spessore che oscilla tra 0,25 e 0,35 mm. 

Il silicio è il materiale più diffuso per la realizzazione di questi dispositivi solari. Tuttavia, l’avvento dei sistemi a film sottile ha condotto all’introduzione di nuovi componenti, come il diseleniuro di rame, l’indio e il tellururo di cadmio.

Le celle sono equipaggiate di due strati, N e P, dotati rispettivamente di carica negativa e positiva. Grazie alla superficie anti-riflettente, queste sono in grado di assorbire la luce solare.

Come funzionano le celle fotovoltaiche?

La struttura della cella assorbe il fotone (una particella di luce), che entra in contatto con lo strato positivo della cella. A seguito della prossimità con P, il fotone rilascia un elettrone, che viene incanalato verso il circuito, generando così l’elettricità.

La cella fotovoltaica rappresenta soltanto uno dei nuclei dei pannelli fotovoltaici. Ogni cella infatti è collegata alle restanti mediante elementi metallici, dando vita a circuiti in parallelo o in serie. 

Dalla loro unione nasce il modulo fotovoltaico, noto anche come pannello solare, il dispositivo che cattura la luce del sole, avviando il processo di mutazione in energia elettrica. Il modulo viene posizionato su dei telai di sostegno, in modo da consentire l’orientamento e l’inclinazione corretti.

Tipologie di celle fotovoltaiche in commercio

Esistono diversi tipi di celle fotovoltaiche sul mercato, come:

• celle fotovoltaiche di silicio monocristallino: sono di colore blu scuro, tendente al nero. I dispositivi si caratterizzano per i bordi smussati e l’orientamento nella stessa direzione. In presenza di luce perpendicolare, i pannelli realizzati con questa tipologia garantiscono un’efficienza energetica del 18-21%;
• celle fotovoltaiche di silicio policristallino: questo tipo di celle fotovoltaiche è costituito da cristalli di silicio con orientamento diverso. I moduli solari composti da tali celle riescono a sfruttare in miglior modo il rendimento durante la giornata;
• celle fotovoltaiche di silicio amorfo idrogenato: i pannelli fotovoltaici realizzati con questo materiale assicurano una performance maggiore e un basso degrado del modulo;
• celle fotovoltaiche al tellururo di cadmio: le celle fotovoltaiche di questa tipologia sono dotate di una maggiore capacità di assorbimento della luce, e sopportano più a lungo l’esposizione a temperature elevate. Tuttavia, il tellururo di cadmio è un elemento tossico, da maneggiare con cura;
• celle fotovoltaiche al seleniuro di rame, indio e gallio: le celle al seleniuro di rame, indio e gallio rappresentano uno dei migliori prodotti della ricerca per l’energia solare, con alto coefficiente di assorbimento; 
• celle fotovoltaiche in perovskite: poco utilizzata per via delle caratteristiche inquinanti, la perovskite è un minerale di biossido di titanato di calcio, che si contraddistingue per la struttura cristallina estremamente regolare.

I benefici del fotovoltaico

Per fortuna, sempre più consumatori si stanno avvicinando al mondo del fotovoltaico, poiché una scelta di questo tipo equivale a un beneficio sia sul piano economico, che ambientale. 

Gli impianti fotovoltaici, infatti, rappresentano uno dei sistemi più efficienti per la produzione di energia green; senza considerare l’abbattimento dei costi in bolletta. Non solo: scegliere una produzione di energia elettrica sostenibile per la propria abitazione determina un aumento del valore immobiliare.

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