I pannelli fotovoltaici sono dispositivi progettati per convertire la luce solare in energia elettrica utilizzando il principio dell’effetto fotovoltaico. Ecco, in breve, come funzionano:
- Materiali semiconduttori: I pannelli fotovoltaici sono costituiti da materiali semiconduttori, spesso il silicio. Questi materiali hanno la capacità di generare una corrente elettrica quando vengono colpiti dalla luce solare.
- Assorbimento della luce: Quando i fotoni di luce solare colpiscono la superficie del pannello fotovoltaico, trasmettono la loro energia ai elettroni nel materiale semiconduttore.
- Generazione di coppie elettrone-lacuna: L’energia trasferita agli elettroni permette loro di superare l’energia di banda proibita del materiale semiconduttore, liberando elettroni dalla loro posizione originaria. Questi elettroni diventano elettroni liberi, mentre le lacune (dove gli elettroni erano originariamente) diventano cariche positive.
- Movimento degli elettroni: A causa della presenza di un campo elettrico all’interno del pannello fotovoltaico (generalmente creato da strati di materiali dopati), gli elettroni liberi vengono spinti in una direzione specifica, generando una corrente elettrica.
- Collegamento in serie e in parallelo: Per ottenere tensione e corrente desiderate, più celle fotovoltaiche sono spesso collegate in serie e in parallelo per formare un modulo fotovoltaico. Questi moduli possono quindi essere collegati in serie per formare pannelli fotovoltaici più grandi.
- Produzione di corrente continua: La corrente elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici è inizialmente a corrente continua (CC).
- Inverter: Per l’uso domestico o nell’infrastruttura elettrica, la corrente continua prodotta dai pannelli fotovoltaici deve essere convertita in corrente alternata (CA) tramite un dispositivo chiamato inverter, in modo che possa essere utilizzata per alimentare gli apparecchi elettrici.
I pannelli fotovoltaici sono una fonte di energia rinnovabile e pulita, poiché non emettono gas a effetto serra durante il loro funzionamento e richiedono solo la luce solare per generare elettricità. Purtroppo la produzione di correte elettrica avviene solamente durante le ore di luce ed è quindi necessario utilizzare delle batterie per poter accumulare e rilasciare energia nelle ore notturne.
A breve le cose potrebbero cambiare grazie ad una scoperta fatta dai ricercatori della Stanford University che hanno sviluppato i primi pannelli solari in grado di produrre energia sia anche di notte, evitando quindi l’utilizzo delle batterie per immagazzinarla e poterla usare dopo il tramonto. Questa nuova tecnologia permette di sfruttare il calore generato dalla Terra prodotto dalle radiazioni solari. Questa nuova generazione di pannelli permette di produrre energia dalla differenza della loro temperatura con quella dell’aria circostante, sensibilmente più alta nelle ore notturne.
La nuova cella fotovoltaica può generare fino a 50 milliwatt di potenza per metro quadrato.
