Di seguito verra spiegato a livello microscopico come si passa dall'energia solare alla corrente elettrica:
Per aiutarci nella spiegazione consideriamo il caso più generale, ossia un pannello fotovoltaico costituito da silicio cristallino:
Il silicio puro è un semiconduttore e contiene 4 elettroni di valenza. Viene drogato, cosicchè si generino buche ed elettroni liberi di muoversi in modo ordinato.Ecco i 2 tipi di drogaggio:
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Cos'è un fotone?
E' la particella elementare che forma la luce. Più in generale è un quanto (elemento elementare) del campo elettromagnetico (la luce è solo la parte visibile delle radiazioni elettromagnetiche). La velocità del fotone nello spazio è quella della luce, ossia 300 milioni di m/s.
Per aiutarci nella spiegazione consideriamo il caso più generale, ossia un pannello fotovoltaico costituito da silicio cristallino:
Il silicio puro è un semiconduttore e contiene 4 elettroni di valenza. Viene drogato, cosicchè si generino buche ed elettroni liberi di muoversi in modo ordinato.Ecco i 2 tipi di drogaggio:
Gruppo 3: silicio di tipo p -->caricato positivamente (boro)
Gruppo 5: silicio di tipo n --> caricato negativamente (fosforo)
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Cos'è un fotone?
E' la particella elementare che forma la luce. Più in generale è un quanto (elemento elementare) del campo elettromagnetico (la luce è solo la parte visibile delle radiazioni elettromagnetiche). La velocità del fotone nello spazio è quella della luce, ossia 300 milioni di m/s.
__________________________________________________________________Quando un fotone del sole colpisce un pezzo di silicio può attraversarlo o essere assorbito.
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Cos'è il band gap?
Gli elettroni di ogni atomo sono distribuiti su bande di energia. (livelli di energia)
Più si è vicini al nucleo, più l'energia dell' elettrone sarà elevata (e quindi occorrerà maggior energià per liberare l'elettrone)
Tra due bande vicine c'è una differenza di energia, tale differenza viene indicata con il termine "band gap" (o energia proibita).
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Ora abbiamo le basi per comprendere il processo di trasformazione dell'energia:
Se l'energia del fotone è superiore al bandgap dell'elettrone di silicio allora gli cede energia, questa fa passare l'elettrone alla banda di conduzione (banda più esterna-->con meno energia di legame) e quindi è libero di muoversi, lascia alle sue spalle una lacuna, si formano coppie elettrone lacuna.
Ora nella cella fotovoltaica ci saranno elettroni liberi che lasceranno alle loro spalle lacune e si muoveranno in modo disordinato.
Per dare un verso (campo elettrico) al moto degli elettroni è necessario drogare il silicio:
Si utilizza la giunzione pn, ossia il silicio viene drogato sui due lati, il lato di tipo n che è quello dove son presenti elettroni con bassa energia di legame sarà esposto al sole, e il lato di tipo p, ricco di lacune, sarà rivolto verso il basso, e attirerà gli elettroni liberi.
Inserendo dei contatti ohmici sui lati p ed n della cella e connettendoli ad un carico, gli
elettroni passeranno in modo continuo(campo elettrico), dal lato p al lato n alimentando il carico.
Cos'è il band gap?
Gli elettroni di ogni atomo sono distribuiti su bande di energia. (livelli di energia)
Più si è vicini al nucleo, più l'energia dell' elettrone sarà elevata (e quindi occorrerà maggior energià per liberare l'elettrone)
Tra due bande vicine c'è una differenza di energia, tale differenza viene indicata con il termine "band gap" (o energia proibita).
__________________________________________________________________Ora abbiamo le basi per comprendere il processo di trasformazione dell'energia:
Se l'energia del fotone è superiore al bandgap dell'elettrone di silicio allora gli cede energia, questa fa passare l'elettrone alla banda di conduzione (banda più esterna-->con meno energia di legame) e quindi è libero di muoversi, lascia alle sue spalle una lacuna, si formano coppie elettrone lacuna.
Ora nella cella fotovoltaica ci saranno elettroni liberi che lasceranno alle loro spalle lacune e si muoveranno in modo disordinato.
Per dare un verso (campo elettrico) al moto degli elettroni è necessario drogare il silicio:
Si utilizza la giunzione pn, ossia il silicio viene drogato sui due lati, il lato di tipo n che è quello dove son presenti elettroni con bassa energia di legame sarà esposto al sole, e il lato di tipo p, ricco di lacune, sarà rivolto verso il basso, e attirerà gli elettroni liberi.
Inserendo dei contatti ohmici sui lati p ed n della cella e connettendoli ad un carico, gli
elettroni passeranno in modo continuo(campo elettrico), dal lato p al lato n alimentando il carico.
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