ELETTRICITA’ DAL SOLE
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• DI: Giulia canini 3°A
Fonti: Elettrotecnica Elettronica
Radiotecnica ed. Calderini
Internet: Wikipedia, Deltaenergie.
CHE COSA E’ UN PANNELLO O MODULO
FOTOVOLTAICO?
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Un modulo fotovoltaico è un dispositivo in grado di convertire l'energia
solare direttamente in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico ed è
impiegato come generatore di corrente in un impianto fotovoltaico. Può
essere meccanicamente preassemblato a formare un pannello fotovoltaico,
pratica caduta in disuso con il
progressivo aumento delle dimensioni dei
moduli, che ne hanno quindi incorporato
le finalità. Può essere esteticamente
simile al pannello solare termico, ma ha
scopo e funzionamento profondamente
differenti.
TUTTO INIZIA DALLA CELLA FOTOVOLTAICA
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La conversione dell’energia solare in energia elettrica, si realizza con la
cella fotovoltaica. Utilizza il fenomeno fisico dell’interazione della
radiazione luminosa con gli elettroni di valenza nei materiali
semiconduttori (materiali che conducono elettricità solo in determinate
condizioni), denominato effetto fotovoltaico. La conservazione della
radiazione solare in una corrente di elettroni avviene nella cella
fotovoltaica, un dispositivo costituito da una sottile fetta di materiale
semiconduttore (solitamente silicio) opportunamente trattato “drogato”.
Questa si crea quando la cella collegata a un utilizzatore, è esposta alla
luce. L’energia che si può sfruttare dipende dalle caratteristiche del
materiale di cui è costituita la cella, l’efficienza di conversione per celle
commerciali al silicio è in genere compresa tra il 13% e il 20%.
Realizzazioni speciali di laboratorio hanno raggiunto valori del 32,5%. La
tipica cella fotovoltaica ha uno spessore complessivo compreso tra 0,25 e
0,35 mm ed è costituita da silicio mono o multi cristallino. Generalmente di
forma quadrata, misura 125 x 125 mm e produce una corrente tra i 3 e i 4A
(ampere) e una tensione di circa 0,5V (volt).
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LA CELLA: COME FUNSIONA
Normalmente l’atomo di silicio
possiede 14 elettroni, quattro dei quali
sono elettroni di valenza, che quindi
possono partecipare alle interazioni
con altri atomi, sia di silicio sia di altri
elementi.
Esiste quindi un forte legame
elettrostatico fra un elettrone e i due
atomi che contribuisce a tenere uniti.
Tale legame può essere spezzato da
una certa quantità di energia; se
l’energia fornita è sufficiente l’elettrone
è portato a un livello energetico
superiore, dove è libero di spostarsi,
contribuendo così al flusso di
elettricità.
Per sfruttare l’elettricità, è necessario
creare un moto coerente, ovvero una
corrente mediante un campo elettrico
interno alla Il campo si realizza
sfruttando il trattamento chimico fisico
del drogaggio, in questo modo si crea
un eccesso di atomi caricati
positivamente da una parte del
semiconduttore e un eccesso di atomi
caricati negativamente dall’altra parte.
In questo modo si crea all’interno uno
spostamento di elettroni che generano
corrente elettrica. Quando la luce
solare colpisce la cella, i fotoni
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catturano gli elettroni che si sono
spostati riportandoli al loro posto
originario creando così una corrente
che viene portata ai morsetti della cella
. E’ iniziata la trasformazione
fotovoltaica.
Ci sono alcuni motivi per cui il
rendimento delle celle non raggiunge
valori molto alti di rendimento.
Riflessione: non tutti i fotoni che
colpiscono la cella penetrano al suo
interno, parte vengono riflessi dalla
superficie
Fotoni troppo o poco energetici:
per rompere il legame tra elettrone e
nucleo è necessaria una certa energia e
non tutti i fotoni possiedono tale
energia, se sono troppo energetici
tendono a dissipare calore, se poca non
staccano gli elettroni dal nucleo.
Ricombinazione: non tutti gli elettroni
vengono raccolti dal campo che crea
corrente e si ricompone
Resistenze parassite: anche se
durante la fabbricazione viene
effettuato un processo di lega tra silicio
e alluminio dei contatti resta una certa
resistenza che riduce la potenza
trasferita al carico (utilizzatore.)
MODULI FOTOVOLTAICI: IL CUORE
DELL’IMPIANTO
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I moduli fotovoltaici oggi più comuni sono costituiti da 48-72 celle in serie,
che permettono l’accoppiamento con gli accumulatori (batterie) da 12 Volt
c.c.
Per ottenere i pannelli fotovoltaici, le celle vengono collegate e saldate tra
loro mediante terminali sui contatti anteriori e posteriori (per ridurre al
massimo la resistenza) in sequenza N-P-N-P-N-P…in modo da formare
delle stringhe. Ogni stringa poi viene collegata in parallelo alle altre
stringhe in modo da aumentare la potenza complessiva erogata.
La potenza complessiva è data dalla somma delle potenze di ogni pannello.
Il posizionamento dei pannelli deve essere situato in campo aperto in moda
che non vi siano ostacoli che possano proiettare ombre su di loro, tale
effetto pregiudicherebbe il buon funzionamento dell’impianto.
La corrente creata dai pannelli però non può essere usata così ma deve
essere trasformata in corrente alternata e portata a un valore standard
della rete elettrica nazionale, per fare ciò vengono usati dispositivi chiamati
INVERTER, che trasformano i 12 volt c.c. dei pannelli in 220 volt a.c. per
poter essere utilizzata dai comuni apparecchi.
Ci sono diversi tipi di inverter ma tutti fanno la stessa funzione, riuscendo a
lavorare anche di notte con l’assenza di sole per mezzo delle batterie
collegate ai pannelli, i quali durante il periodo di luce ricaricano anche le
batterie.
Parecchie persone oggi sfruttano campi aperti per creare “piantagioni” di
pannelli investendo su un’energia pulita e rinnovabile, in questo modo si
riesce a risparmiare combustibile fossile e a diminuire l’inquinamento
terrestre.
IMMAGINI
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PANNELLI FOTOVOLTAICI
DISPOSTI SU UN TETTO
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SCHEMA DI BASE