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FOTOVOLTAICO

La conversione dell'energia presente come radiazione solare in energia elettrica può essere effettuata direttamente (senza passaggi intermedi) mediante una cella fotovoltaica.

Essa è costituita da una sottile lamina di materiale semiconduttore, generalmente silicio, sulla quale tramite “drogaggio” viene ricavata una giunzione p-n.

Il fenomeno fisico alla base della conversione da radiazione solare in energia elettrica è l’effetto fotoelettrico; cioè la capacità delle radiazioni elettromagnetiche, con sufficiente energia, di estrarre elettroni dagli atomi di un materiale.

La radiazione solare, costituita da fotoni di diversa energia (lunghezza d'onda), investendo la cella fotovoltaica cede parte dell'energia alla struttura atomica del materiale costituente la cella. Se l'energia associata al fotone è maggiore dell'energia di banda (ossia l'energia necessaria per estrarre un elettrone dall'orbita atomica esterna e portarlo nello stato di conduzione) nel materiale semiconduttore si genera una coppia elettrone-lacuna che, essendo svincolata dal legame atomico, è disponibile per la conduzione di elettricità.

Affinché la coppia fotogenerata non subisca il fenomeno della ricombinazione e quindi possa partecipare effettivamente alla conduzione, essa deve essere soggetta ad un campo elettrico. Nelle celle solari tale campo elettrico è presente nella zona di svuotamento creata dalla giunzione p-n, quando la carica è fotogenerata all'interno di questa zona, il campo elettrico fa migrare in versi opposti gli elettroni e le lacune indirizzandoli rispettivamente verso la zona di tipo n e verso la zona di tipo p.

Collegando le due zone della giunzione ad un circuito elettrico, la differenza di potenziale dovuta alla separazione di carica dà luogo alla circolazione di una corrente elettrica di intensità proporzionale al numero di coppie elettrone-lacuna fotogenerate, la corrente è quindi in prima approssimazione proporzionale alla quantità di luce incidente.

La quantità di potenza resa disponibile da un dispositivo fotovoltaico dipende dalla tipologia dei materiali utilizzati, dalla superficie captante, dalla radiazione solare incidente.

La cella può utilizzare solo una parte dell'energia contenuta nella radiazione solare incidente. L'efficienza di conversione dipende dalle caratteristiche del materiale di cui è costituita la cella, per le celle commerciali in silicio è in genere compresa tra il 12% e il 17%, mentre realizzazioni speciali in laboratorio hanno raggiunto valori del 24%. L'efficienza di una cella è limitata da numerosi fattori, alcuni dei quali di tipo fisico cioè dovuti a fenomeni fotoelettrici e pertanto assolutamente inevitabili, mentre altri, di tipo tecnologico, derivano dal particolare processo adottato per la fabbricazione.

Un’importante caratteristica della cella consiste nel fatto che la differenza di potenziale generata è indipendente dalla dimensione della cella, mentre la corrente prodotta sarà praticamente proporzionale alla superficie captante ed all’intensità della luce incidente.

La potenza di una cella solare può essere considerevolmente aumentata utilizzando un meccanismo di “inseguimento” (“tracking” della radiazione solare), per tenere il recettore il più possibile in posizione ortogonale ai raggi solari, ovvero tramite dei dispositivi concentratori, che utilizzano lenti o specchi, aumentando la potenza specifica incidente.

I sistemi fotovoltaici sono realizzati connettendo un certo numero di pannelli in serie e/o in parallelo a seconda delle specifiche richieste in termini di differenza di potenziale e corrente. In particolare pù celle fotovoltaiche sono connesse in serie a formare un modulo, più moduli assemblati in una struttura comune corrispondono ad un pannello fotovoltaico, un insieme di pannelli collegati in serie rappresentano una stringa ed infine il generatore fotovoltaico è costituito da un insieme di stringhe collegate in parallelo per ottenere la potenza voluta.

Iniziative

Sono numerose le iniziative nel fotovoltaico, un settore nel quale Renexia può vantare dei progetti significativi, primo tra tutti l’impianto di Monteboli, nel Comune di Eboli (SA), grande esempio di impianto PPA, realizzato tramite la sottoscrizione di una Concessione Pubblica con il Comune di Salerno a seguito di una gara pubblica. Si tratta di uno dei campi fotovoltaici più grandi d’Italia con una potenza installata pari a circa 24 MW, suddivisi in tre aree. La realizzazione di Monteboli ha richiesto l’impiego di oltre 100mila pannelli su una superficie di 42 Ha.

Renexia SpA sta operando nello sviluppo di due installazioni fotovoltaiche presso l’Interporto d’Abruzzo.

 

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