| Tecnologia |
Le cellule fotovoltaiche
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Il nome evoca l’unione di antico e moderno al tempo stesso, dal momento che al termine greco “phos” che indica la luce, si sposa “volt”, come unità di misura della tensione elettrica. Ecco quindi come si trasforma la luce di una fonte antichissima, il sole, per ricavarne energia elettrica.
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 Il principio fotovoltaico base, il cosiddetto “Effetto Joule”, risale alla prima metà del XIX secolo, ma è stata solo l’industria aerospaziale che, alla ricerca di fonti inesauribili di energia per i primi satelliti messi in orbita negli anni ’50, ha dato impulso alla ricerca tecnologica nel settore con lo sviluppo delle celle al silicio.
Il funzionamento è estremamente semplice. La luce irradia la cella e provoca una tensione elettrica nei cristalli di silicio che puo’ essere raccolta dalla superficie tramite elettrodi. Una cella standard con lato di 10cm, con pieno irradiamento solare, fornisce una tensione di circa 0,5 Volt ed una corrente di quasi 3 Ampere, cioè una potenza di circa 1,5 Watt. Per aumentare la potenza, le singole celle vengono unite a formare i cosiddetti moduli. L'energia elettrica prodotta è normalmente a bassa tensione e a corrente continua, quindi, per essere utilizzata in un’abitazione va trasformata in corrente alternata a 220 Volt con l'impiego di uno strumento chiamato “inverter”.
L’elemento principale che compone le celle fotovoltaiche è il silicio che in natura è presente abbondantemente nella crosta terrestre in vari composti, quindi non allo stato puro cristallino necessario alla produzione delle celle. Il tallone d’achille è proprio il processo di purificazione e lavorazione del minerale a causa dei costi particolarmente elevati.
I pannelli hanno generalmente una colorazione blu scuro, dovuta ad un rivestimento antiriflettente all’ossido di titanio, molto importante per ottimizzare la captazione della radiazione solare. Colorazioni diverse si possono ottenere variando lo spessore del rivestimento antiriflettente ma con sostanziali perdite di efficienza (le celle grigie perdono circa il 40 % del rendimento).
I vari tipi di pannelli fotovoltaici dipendono quindi dai diversi procedimenti impiegati nella produzione delle singole cellule.
Pannelli in silicio amorfo – sono i più economici ma anche quelli a minor rendimento termico, pur registrando rendimenti superiori anche dell'8-15% alle tecnologie mono e poli-cristalline in caso di irradiamento diffuso (cielo coperto) e sono prodotti spruzzando catodicamente atomi di silicio su una lastra di vetro.
Pannelli in silicio monocristallino – sono prodotti tagliando una barra di silicio in dischetti molto sottili poi levigati ed incollati alla lastra. Il rendimento globale è di circa il 13-17%, quindi più che doppio rispetto alla soluzione in silicio amorfo ma si deve mediatre sul fatto che, solo per andare in pari con l’energia spesa per produrli, i pannelli impiegano da 3 a 6 anni.
Pannelli in silicio multicristallino – ottenuti mediante “drogatura”, cioè aggiungendo in modo programmato impurità in forma atomica ai dischetti di silicio. Anche qui il rendimento è più elevato rispetto ai pannelli in silicio amorfo, risultando del 12-14%.
Difetto abbastanza fastidioso di queste ultime due tecnologie è l’abbattimento del rendimento in caso di ombra che copra anche parzialmente il modulo (nuvole, ore serali o mattina presto).
E’ necessaria a questo punto una doverosa distinzione tra pannello fotovoltaico, chiamato anche modulo fotovoltaico, di cui si è detto finora e pannello solare termico che serve invece per produrre acqua calda a scopo sanitario (igiene personale o lavaggio delle stoviglie) o per riscaldamento.
Purtroppo la tecnologia attuale ci permette di convertire in energia elettrica solo il 6-15% dell'energia solare che colpisce il pannello fotovoltaico, mentre i pannelli solari termici riescono a convertire l'energia del sole in acqua calda con rendimenti superiori all'80%.
Un impianto di tipo fotovoltaico si presenta però esteriormente in maniera molto simile a quello a pannelli solari termici con circolazione forzata, dato che, anche in tal caso, i moduli fotovoltaici sono generalmente disposti sul tetto.
Si tratta quindi di una fonte energetica pulita, cosiddetta alternativa, che dopo il recepimento da parte del governo italiano della “Direttiva europea per le fonti rinnovabili” (Direttiva 2001/77/CE), diventa anche appetibile in termini economici in virtù dei finanziamenti previsti per l’installazione.
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Ultima rassegna: Apr 2007 |
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