Che cos’è l’effetto fotovoltaico?
L’effetto fotovoltaico è un fenomeno fisico che consiste nella conversione diretta della radiazione solare in energia elettrica. L’effetto fotovoltaico è una sottocategoria dell’effetto fotoelettrico, che venne teorizzato da Albert Einstein nel 1905 e che gli valse il Premio Nobel.
In fisica dello stato solido l’effetto fotovoltaico è il fenomeno fisico che si realizza quando un elettrone presente nella banda di valenza di un materiale (generalmente semiconduttore) passa alla banda di conduzione a causa dell’assorbimento di un fotone sufficientemente energetico incidente sul materiale.
Definizione Wikipedia (http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_fotovoltaico)
Come funziona l’effetto fotovoltaico?
Nelle celle fotovoltaiche, quando un fotone con un determinato livello di energia viene assorbito all’interno di un materiale semiconduttore (di cui è composta la cella fotovoltaica), si crea una coppia di cariche elettriche di opposto segno: un elettrone (negativo) e una lacuna (positiva). Queste cariche di segno opposto possono quindi condurre elettricità. Però, per produrre una corrente elettrica, serve una differenza di potenziale. E questa differenza viene generata grazie alla presenza di piccole impurità ( i “droganti”) nel materiale di cui sono composte le celle. Queste modificano le proprietà elettriche del materiale semiconduttore (es. silicio). Si creano quindi due strati: uno, a carica negativa, viene chiamato strato “n”, mentre l’altro, a carica positiva, “p”. La zona contatto tra questi due tipi di strati si chiama “giunzione p-n”. In questa zona di separazione si ha la formazione di un forte campo elettrico. Le cariche positive e negative generate dal bombardamento dei fotoni costituenti la luce solare vengono separate dal campo elettrico. Queste cariche producono una circolazione di corrette quando il dispositivo viene connesso ad un carico. Ma non tutti i fotoni della luce solare sono uguali. Quelli utili per la produzione di energia elettrica tramite le celle fotovoltaiche sono quelli che possiedono una determinata quantità di energia (HV). Valore che dipende dal tipo di cella fotovoltaica utilizzata.
Effetto Fotovoltaico *
* Image credits: http://www.sede.enea.it/produzione_scientifica/pdf_volumi/V2008_18-ProgettareFotovoltaico.pdf (“Struttura della cella fotovoltaica ”)