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Le celle fotovoltaiche

La cella fotovoltaica

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È l’elemento alla base del modulo fotovoltaico e dell'impianto fotovoltaico; alla cella fotovoltaica spetta il compito di convertire l’energia proveniente dal sole in energia elettrica.

Ciò avviene quando il fotone assorbito dal materiale semiconduttore (silicio) riesce a trasferire l’energia sufficiente all’elettrone per farlo passare dalla banda di valenza alla banda di conduzione. Il processo avviene all’interno di una sottile lamina di materiale semiconduttore che quasi nella totalità dei casi è silicio.

La cella fotovoltaica di silicio può essere di  tipo monocristallino in cui la struttura cristallina risulta omogenea ed opportunamente drogata in modo da realizzare una giunzione p-n; il rendimento arriva al 16% e il colore risulta scuro, vicino al nero.

La cella fotovoltaica di tipo policristallino possiede una struttura del wafer di silicio non omogenea ma comunque i grani di silicio sono organizzati in configurazione ordinata. Questa configurazione generalmente si ottiene dagli scarti da componenti elettronici dopo aver rifuso il silicio per ottenere una composizione cristallina compatta.

Le celle in policristallino hanno un rendimento del 12% - 14%, si presentano con un colore blu intenso.


cella_poli cella_mono
Cella Policristallina Cella Monocristallina

Esiste anche la struttura del silicio non cristallino, ad esempio il silicio amorfo in cui la deposizione del silicio sulla superficie di sostegno avviene in maniera disorganizzata (amorfa). La percentuale di silicio depositato risulta inferiore rispetto al caso delle strutture cristalline, per cui il costo di questa tipologia di celle risulta inferiore sebbene le efficienze siano minori (ordine del 6 % - 7%) e non costanti rispetto al valore nominale.

Le celle al tellururo di cadmio e solfuro di cadmio sono ottenute per deposizione su film metallici attraverso una tecnica che spruzza letteralmente il silicio su tale superficie. La tecnologia risulta a basso costo dato che non richiede alte temperature di rifusione del silicio; di contro ha gli svantaggi della tossicità del cadmio e il basso rendimento della cella. Altissimi rendimenti (circa 40%) sono propri delle celle composte dalla lega binaria arseniuro di gallio, la quale viene spesso utilizzata in applicazioni militari e scientifiche; di rado viene utilizzata in altre applicazioni a causa del costo molto elevato della cella.

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