Pannelli fotovoltaici: Funzionamento e tipi

Negli ultimi anni, l’interesse per le energie rinnovabili è cresciuto in modo esponenziale, e uno dei protagonisti indiscussi di questa rivoluzione energetica sono i pannelli fotovoltaici. Questi dispositivi sono in grado di convertire direttamente l’energia solare in elettricità utilizzabile, contribuendo in modo significativo alla transizione verso fonti energetiche più sostenibili. Ma come fanno esattamente a svolgere questa magia? In questo articolo, esploreremo il funzionamento di base dei pannelli fotovoltaici, partendo dal sole e arrivando alla generazione di elettricità.

Il sole e i fotoni

Tutto ha inizio con la stella che illumina il nostro sistema solare: il sole. Questa gigante sfera di gas emana una quantità incredibile di energia sotto forma di radiazione solare. Una parte di questa radiazione è costituita da piccole particelle chiamate fotoni. Ed è proprio qui che inizia la produzione di corrente elettrica.

L’interazione dei fotoni con il silicio

L’energia dei fotoni può essere catturata e convertita in elettricità utilizzabile attraverso l’uso di materiali semiconduttori, come il silicio. I pannelli fotovoltaici sono fatti principalmente di celle, che contengono due strati di silicio drogato con due diversi tipi di impurità. Questo processo è noto come “drogaggio”. Attraverso questo processo otteniamo il tipo P (positivo), cioè il silicio con aggiunta di boro o alluminio, e il tip N (negativo) con aggiunta di fosforo o arsenico.

Lo strato superiore, detto strato P, è ora in grado di donare elettroni, creando cariche positive. Lo strato inferiore, o strato N, genera lacune che possono ospitare altri elettroni. Questa differenza è il presupposto per la creazione di un flusso di corrente.

Generazione di elettroni liberi e flusso di corrente

Quando un fotone colpisce il queste celle si silicio drogato, gli dona abbastanza energia da far saltare via un elettrone dall’orbita di un atomo contenuto nello strato P. Questo elettrone può quindi muoversi all’interno del semiconduttore verso lo strato N. Questo movimento degli elettroni in eccesso verso le lacune crea il famoso flusso di corrente elettrica.

Tipi di pannelli fotovoltaici

Esistono diversi tipi di pannelli fotovoltaici, ma i due principali sono quelli al silicio monocristallino e quelli policristallini. La scelta di uno o dell’altro dipende in sostanza dal budget poiché quelli monocristallini hanno un’efficienza maggiore e rapportata la prezzo :

I Pannelli a silicio monocristallino sono realizzati utilizzando un singolo cristallo di silicio, offrono un’efficienza elevata ma sono più costosi da produrre

Quelli al silicio policristallino invece sono composti da frammenti di cristalli, sono più economici da produrre ma leggermente meno efficienti dei pannelli monocristallini.

Pannelli fotovoltaici e transizione energetica

Con il crescente riscaldamento globale e l’esaurimento imminente delle risorse fossili, la transizione verso fonti energetiche rinnovabili è diventata essenziale. I pannelli fotovoltaici giocano un ruolo cruciale in questa transizione, poiché sono lo strumento più abbordabile per catturare l’energia solare. Riducono le emissioni e la dipendenza dalle altre fonti fossili.

Molti produttori agricoli stanno integrando l’uso del fotovoltaico con l’agricoltura. Questa tecnica prende il nome di Agrivoltaico e qui potete trovare un articolo interessante a proposito. Per i bambini consigliamo la lettura di un libro che comprende tutte le energie rinnovabili.