A pruduzzione d'energia solare, cum'è una suluzione principale d'energia pulita, hà suscitatu una attenzione significativa da parte di l'industria. Sè site interessatu, immergimuci in a struttura di e cellule solari è di i materiali fotovoltaici cunnessi.
A generazione d'energia solare, spessu chjamata cellule solare, cunverte direttamente a luce solare in elettricità. In i pannelli solari, i fotoni di u sole dislocanu l'elettroni da i ligami atomichi di i materiali semiconduttori. Quandu questi elettroni sò furzati à spustassi in a listessa direzzione, generanu una corrente elettrica chì pò alimentà i dispositivi elettronichi o esse immessa in a rete elettrica.
Dapoi chì u fisicu francese Alexandre-Edmond Becquerel hà teorizatu per a prima volta a tecnulugia fotovoltaica in u 1839, a generazione di energia solare hè stata un tema chjave di ricerca. Oghje, cù e principali squadre di ricerca di i Stati Uniti, di u Giappone è di l'Europa chì acceleranu a cummercializazione di i so sistemi solari, u mercatu internaziunale di l'industria fotovoltaica cuntinueghja à espandesi.
Moduli fotovoltaichi
Ancu s'è i materiali in i sistemi fotovoltaichi varianu, tutti i moduli sò custituiti da parechji strati da a parte anteriore à quella posteriore. A luce solare passa prima per un stratu protettivu (di solitu vetru), dopu per un stratu di cuntattu trasparente in a cellula stessa. À u centru di u modulu si trova u materiale assorbitore, chì cattura i fotoni per generà corrente elettrica. U tipu di materiale semiconduttore utilizatu dipende da i bisogni specifichi di u sistema fotovoltaicu.
Sottu à u materiale assorbitore si trova u stratu metallicu posteriore, chì cumpleta u circuitu elettricu. Sottu à u stratu metallicu si trova un stratu di film cumpostu, chì impermeabilizza è isola u modulu. I moduli fotovoltaici sò spessu dotati di un stratu protettivu supplementu fattu di vetru, lega d'aluminiu o plastica.
Materiali semiconduttori
I materiali semiconduttori in i sistemi fotovoltaici ponu esse siliciu, film sottili policristallini, o film sottili monocristallini. I materiali di siliciu includenu siliciu monocristallinu, siliciu policristallinu è siliciu amorfu. U siliciu monocristallinu, cù a so struttura regulare, hà una efficienza di cunversione fotovoltaica più alta chè u siliciu policristallinu.
In u siliciu amorfu, l'atomi di siliciu sò distribuiti à casu, ciò chì risulta in una efficienza di cunversione più bassa paragunata à u siliciu monocristallinu. Tuttavia, u siliciu amorfu pò catturà più fotoni, è a so lega cù elementi cum'è u germaniu o u carbone pò migliurà sta pruprietà.
U diseleniru di rame è indiu (CIS), u tellururu di cadmiu (CdTe) è u siliciu à film sottile sò cumunemente usati materiali policristallini à film sottile. I materiali ad alta efficienza cum'è l'arseniuru di galliu (GaAs) spessu incorporanu film sottili di siliciu monocristallinu. Quessi materiali sò selezziunati per applicazioni fotovoltaiche specifiche basate nantu à proprietà uniche cum'è a cristallinità, a dimensione di a banda gap, e capacità di assorbimentu è a facilità di trasfurmazione.
Fattori esterni chì affettanu i semiconduttori
L'urganizazione atomica in una struttura cristallina determina a cristallinità di i materiali semiconduttori, chì hà un impattu direttu nantu à u trasportu di carica, a densità di corrente è l'efficienza di cunversione energetica di e cellule solari. A banda gap di i materiali semiconduttori si riferisce à l'energia minima necessaria per spustà l'elettroni da un statu ligatu à un statu liberu (chì permette a conduzione). A banda gap, tipicamente indicata cum'è Eg, descrive a differenza di energia trà a banda di valenza (bassa energia) è a banda di conduzione (alta energia).
U coefficientu d'assorbimentu quantifica a distanza chì un fotone di una lunghezza d'onda particulare pò penetrà in un mezu prima di esse assorbitu. Hè determinatu da u materiale di a cellula è da a lunghezza d'onda di u fotone assorbitu.
U costu è a facilità di trasfurmazione di diversi materiali è dispositivi semiconduttori dipendenu da numerosi fattori, cumpresi u tipu è a scala di i materiali utilizati, i cicli di pruduzzione è e caratteristiche di migrazione di a cellula in a camera di deposizione. Ogni fattore ghjoca un rolu cruciale per risponde à i bisogni specifici di generazione fotovoltaica.
