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L'effetto fotoelettrico
La conversione fotovoltaica è un fenomeno fisico
che permette di trasformare direttamente l'energia
luminosa in energia elettrica in strutture
elementari, le celle fotovoltaiche.
Questi dispositivi sono realizzati in materiali
semiconduttori, materiali cioè che conducono la
corrente elettrica e la cui resistività diminuisce
al crescere della temperatura e per la presenza di
impurità.
L'effetto fotovoltaico consiste nella generazione
di una differenza di potenziale elettrico, grazie
all'integrazione di un flusso di energia radiante
con la materia.
Le celle
fotovoltaiche
Le celle nello schema generale sono costituite da
due strati di semiconduttore (solitamente composti
a base di silicio) in contatto fra loro: uno
strato è di tipo n, o strato finestra
(generalmente si tratta di silicio drogato con
fosforo), caratterizzato da una certa quantità di
cariche negative (elettroni) e uno strato è di
tipo p, o strato assorbitore (ottenuto drogando il
silicio con boro), in cui si ha un eccesso di
cariche positive.
Alla giunzione, cioè nella zona di contatto tra i
due strati, si crea una barriera di potenziale.
Ciascun fotone, dotato di energia sufficiente e =
h*v , è in grado di liberare all'interno della
giunzione una coppia elettrone - lacuna che
contribuisce alla conduzione elettrica del
semiconduttore. A causa della barriera di
potenziale gli elettroni possono passare dallo
strato p a quello n, ma non è possibile il
passaggio inverso: si crea così un eccesso di
elettroni nello strato n.
Collegando un conduttore a ciascuno degli strati
p e n e chiudendo il circuito ci sarà circolazione
di corrente grazie al passaggio degli elettroni
che si ricombinano con le lacune.
È importante che la radiazione solare penetri in
entrambi gli strati n e p ed è per questo motivo
che il primo strato è molto sottile rispetto al
secondo.
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