12. Albert Einstein Un pò di storia Gerald Pearson, Daryl Chapin, e Calvin Fuller Il principio fu meglio compreso nel 1905 da Einstein - che nel 1921 per questa scoperta fu premiato con il Premio Nobel per la fisica - e nel 1930 da Walter Schottky. I due scienziati posero le basi scientifiche per la realizzazione della prima cella solare. Nel 1954 Chapin, Pearson e Fuller, nei laboratori della Bell Telephone, svilupparono la prima cella basata su semiconduttori al silicio in grado di convertire il 6% dell'energia solare in energia elettrica.
13. Un pò di storia La prima applicazione di celle solari è dovuta agli americani che nel marzo del 1958 alimentarono la trasmittente del satellite artificiale Vanguard1 che ancora oggi è in orbita attorno alla terra
16. STRUTTURA DELLA CELLA CONTATTO POSTERIORE ZONA DI SVUOTAMENTO REGIONE N (Fosforo) REGIONE P (Boro) ANTIRIFLESSO CONTATTO ANTERIORE (GRIGLIA) CARICO + _ RADIAZIONE SOLARE + _ + _
55. FV - Strutture di sostegno Fisse A inseguimento A 1 asse di rotazione A 2 assi di rotazione Le strutture fisse sono le più adatte all’utilizzo “domestico” su piccola e piccolissima scala
99. Il più grande integrato Impianti fotovoltaici nel mondo Il più grande impianto fotovoltaico architettonicamente integrato in funzione è quello dei padiglioni fieristici di Monaco di Baviera, per un totale di 1 MWp. L'integrazione architettonica consiste nell'impiego dei moduli fotovoltaici come infissi, ovvero in sostituzione della copertura stessa degli edifici.
102. Impianti fotovoltaici nel mondo Myeka ( Sud Africa ) Scuola rurale con elettricità solare Kordofan (Sudan) Impianto fotovoltaico pompaggio acqua da bere
119. Un gruppo di ricercatori dell’Istituto Tecnologico del New Jersey, ha sviluppato una cella fotovoltaica economica e facile da usare che non impiega silicio. E grazie ai nanotubi di carbonio di cui è costituita, potrebbe essere disegnata o stampata su pannelli di plastica flessibili. Sviluppare celle solari organiche dai polimeri è un’alternativa economica e semplice, afferma Somenath Mitra lo scienziato che guida il progetto. Per fabbricare le celle solari convenzionali, ovvero le unità di base dei pannelli fotovoltaici, è indispensabile avere silicio Uno sguardo al futuro Celle fotovoltaiche senza … silicio Immagine di un nanotubo altamente purificato, ottenuto con un processo che è molto costoso in termini di energia richiesta per la purificazione. Le celle solari sviluppate dai ricercatori del New Jersey usano nanotubi a parete singola e di forma cilindrica combinati con altri a struttura ultrafine, 50′000 volte più piccola di un capello, detti fullereni .
120. Uno sguardo al futuro William Yuan e le celle fotovoltaiche 3D William Yuan è un ragazzo di 12 anni di Beaverton, USA. Nonostante la sua età, Yuan ha già studiato la fusione nucleare e diversi tipi di nanotecnologie ed è sulla buona strada per far fare un salto alle tecnologie solari con le sue celle fotovoltaiche 3D. La sua cella sarebbe in grado di assorbire sia il visibile sia i raggi UV. Se William Yuan avesse ragione, la sua celle fotovoltaica 3D grazie alle nanotecnologie assorbirebbe 500 volte più energia solare di qualsiasi altro pannello fotovoltaico ora in commercio e 9 volte più di tutte le altre tecnologie a celle solari ora in sviluppo. Per permettergli di proseguire negli studi a William Yuan è stata assegnata una borsa di studio di 25.000 $
121. Uno sguardo al futuro Celle fotovoltaiche con efficienza del 63% Un gruppo di ricercatori spagnoli guidati da Perla Wahnon e Josè Conesa di Madrid sta lavorando su un nuovo materiale in grado di sfruttare sia i fotoni del visibile sia quelli dell'infrarosso, quindi arrivare ad un massimo teorico di efficienza pari al 63%. Le celle solari convenzionali si basano su un semiconduttore come il silicio. Ma la loro incapacità di assorbire circa il 30% dell‘energia solare pone un limite teorico non indifferente. Ora i ricercatori spagnoli utilizzeranno questa idea per progettare la loro nuova cella solare, aggiungendo il nuovo materiale al titanio e vanadio dei semiconduttori convenzionali modificando le proprietà elettroniche per creare questo livello intermedio di assorbimento di energia.
Editor's Notes
L’efficienza La cella fotovoltaica è caratterizzata da un’ulteriore parametro, l’efficienza, che rappresenta in percentuale il rapporto tra la potenza massima che si ottiene dalla cella ( P max ) e la potenza della luce che incide sulla sua superficie frontale (P sol espressa in Watt al metro quadro per l’area della superficie esposta, ( A ) : = P max / P sol A L’efficienza di conversione per celle commerciali in silicio monocristallino è in genere compresa tra il 12,5% e il 16 % per il silicio policristallino tra l’11% e il 13% per il silicio amorfo tra il 6% e il 9%, ma sono stati realizzati dei prototipi in laboratorio che raggiungono valori molto più alti dell’efficienza. Non si riesce però una volta esposte le celle alla luce del sole a mantenere stabili i valori dell’efficienza sui livelli massimi. L’efficienza viene limitata da molti fattori quasi tutti legati alla difficoltà che trovano gli elettroni a separarsi sugli elettrodi; i principali sono: energia dei fotoni non è sempre sufficiente a far saltare gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione. ricombinazioni tra elettroni e lacune resistenza tra materiale semiconduttore e i contatti metallici resistenza tra i diversi cristalli strettamente dipendente dalla struttura interna del materiale La temperatura è un elemento che ostacola il passaggio degli elettroni nel semiconduttore perché aumenta l’ampiezza e la frequenza di oscillazione degli atomi Per alcuni materiali l’efficienza è funzione della temperatura: per il silicio ad esempio, mentre la corrente di corto circuito resta invariata, la tensione di circuito aperto diminuisce al crescere della temperatura. di circa 2,3 mV/°C (A.Martì, 1997). Ciò comporta una diminuzione complessiva delle prestazioni della cella.
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