Indice. Energia e Fonti Rinnovabili. Fotovoltaico: Semiconduttori. Effetto Volta. Effetto fotovoltaico. Lucio Claudio Andreani

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1 Energia e Fonti Rinnovabili Almo Collegio Borromeo, Pavia, a.a corso riconosciuto dall Università degli Studi di Pavia Fotovoltaico: Semiconduttori Lucio Claudio Andreani Dipartimento di Fisica Alessandro Volta Università degli Studi di Pavia, Pavia, Italy lucio.andreani@unipv.it Indice Lezione 1: Semiconduttori Cenni storici Energia dal Sole Solare termico e termodinamico Semiconduttori: bande e gap, portatori, assorbimento Semiconduttori: drogaggio, giunzione p-n Lezione 2: Celle fotovoltaiche ed efficienza Circuito equivalente e caratteristiche I-V Limiti all efficienza di conversione Celle di prima, seconda e terza generazione Considerazioni sul solare fotovoltaico 28 aprile 2010 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 2 Effetto Volta L effetto Volta, scoperto a Pavia nel 1797, è il fenomeno per cui tra due conduttori metallici diversi posti a contatto, in equilibrio termico (con uguale temperatura), caratterizzati da differenti valori del potenziale di estrazione, si stabilisce una piccola differenza di potenziale detta potenziale di contatto. Effetto fotovoltaico L effetto fotovoltaico, scoperto da Alexandre Edmund Becquerel nel 1839, consiste nella variazione della forza elettromotrice di una cella elettrolitica illuminata ossia nella creazione di una differenza di potenziale, a circuito aperto, indotta dall illuminazione. Zn Cu V Alessandro Volta E strettamente legato all effetto fotoelettrico, la cui spiegazione fruttò il premio Nobel ad A. Einstein. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 3 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 4

2 Fotoconducibilità Scoperta per la prima volta da W. Smith (1873) nel selenio, la fotoconducibilità è l aumento della conducibilità elettrica in un materiale, prodotta dall illuminazione. Nel successivo esperimento di W. Adams e R. Day (1876), fu osservato per la prima volta l effetto fotovoltaico in un sistema solido, ossia una giunzione Se-Pt. Effetto fotoelettrico L effetto fotoelettrico, scoperto da Heinrich Hertz nel 1887, consiste nell estrazione di elettroni dalla materia come conseguenza dell assorbimento di radiazione elettromagnetica. È caratterizzato dall esistenza di una frequenza di soglia: solo la radiazione di frequenza ν>ν th, dove ν th è una frequenza caratteristica del materiale, viene assorbita e produce fotoelettroni. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 5 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 6 Teoria dell effetto fotoelettrico La teoria dell effetto fotoelettrico fu formulata da Albert Einstein nel Si assume che la radiazione elettromagnetica consista di quanti di luce, o fotoni, di energia E=hν dove h è la costante di Planck. L energia cinetica massima dei fotoelettroni è K max =hν-w, dove W è la funzione lavoro, ossia la minima energia necessaria per estrarre un elettrone. hν K max Scrivendo W=hν 0, solo i fotoni con energia ν>ν 0 possono produrre fotoelettroni, la cui energia dipende solo dalla frequenza della radiazione incidente (non dalla sua intensità). L effetto fotoelettrico è quindi evidenza della natura quantistica della radiazione elettromagnetica. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 7 Radiazione elettromagnetica (luce) e fotoni La radiazione elettromagnetica ha simultaneamente natura ondulatoria: onde elettromagnetiche (interferenza, diffrazione, ) corpuscolare: fotoni (effetto fotoelettrico, gap di energia, ) Essa è caratterizzata da: lunghezza d onda λ frequenza ν=c/λ, dove c= m s -1 è la velocità della luce nel vuoto frequenza angolare ω=2πν=2πc/λ energia E=hν=hc/λ, dove h= J s è la costante di Planck Per luce visibile si intende la radiazione elettromagnetica con ν: THz λ: nm E: ev N.b. 1 elettron-volt (ev)= C * 1 Volt= J E (ev)= 1240/λ (nm) Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 8

3 Celle fotovoltaiche e semiconduttori proprietà raddrizzatrici dei cristalli (silicio, galena, ) : celle al selenio (efficienza < 1%) 1940: silicio ultra-puro, giunzioni p-n (radar ) 1947: transistor (AT&T Bell Laboratories) 1954: celle al silicio (AT&T Bell Laboratories, efficienza ~6%) : sviluppo della tecnologia, applicazioni spaziali : Solar Power Corporation (Exxon) riduzione dei costi 1973: primo shock petrolifero intense ricerche su energie alternative 1986: crollo prezzi del petrolio ridimensionamento ricerche su solare 1991: prima cella DSSC (dye-sensitized solar cell) incentivi, rapida crescita della potenza installata (D, J, USA, E) Indice Lezione 1: Semiconduttori Cenni storici Energia dal Sole Solare termico e termodinamico Semiconduttori: bande e gap, portatori, assorbimento Semiconduttori: drogaggio, giunzione p-n Lezione 2: Celle fotovoltaiche ed efficienza Circuito equivalente e caratteristiche I-V Limiti all efficienza di conversione Celle di prima, seconda e terza generazione Considerazioni sul solare fotovoltaico Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 9 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 10 Radiazione di corpo nero La radiazione di corpo nero è la radiazione elettromagnetica emessa da un materiale riscaldato e dipende dalla temperatura T del materiale. In condizioni ideali, essa rappresenta la radiazione in equilibrio termico alla temperatura T. 8πhυ 3 I( υ) = 3 hυ c exp kbt Legge di Planck La radianza spettrale, ovvero il flusso di energia emesso per unità di superficie e di frequenza, è dato dalla legge di Planck: 1 dove h= J s è la costante di Planck e k B = J/K è la costante di Boltzmann. La frequenza di massima radianza è determinata dalla legge di spostamento di Wien. L energia dei fotoni al massimo della curva è E max =hυ max =2.82 k B T=βT, β= ev/k Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 11 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 12

4 Lo spettro solare Attenuazione atmosferica: Air Mass factor Blackbody T=5800 K α s La superficie del sole emette radiazione elettromagnetica descritta da uno spettro di corpo nero alla temperatura T s =5760 K (k B T s =0.5 ev). La radiazione incidente sulla sommità dell atmosfera terrestre è descritta dallo spettro solare AM0. Il flusso totale di energia incidente è di 1353 W/m 2. Il massimo dello spettro solare per unità di frequenza si trova all energia E max =1.41 ev (λ=886 nm), che è nel vicino IR al limite dello spettro visibile. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 13 Lo spessore ottico dell atmosfera è aumentato di un fattore n AirMass rispetto a quando il sole è allo zenith. 1 1 Air mass factor: n AirMass = cosα = s sinγ s Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 14 Lo spettro Air Mass 1.5 Blackbody T=5800 K La radiazione incidente sulla superficie terrestre risente dell attenuazione da parte dell atmosfera e in particolare dell assorbimento delle molecole gassose (H 2 O, CO 2, ). Lo spettro solare AM 1.5 (angolo α s =48.2 ) è ridotto in intensità e modificato rispetto allo spettro AM0. Il flusso di energia sulla superficie terrestre per lo spettro AM1.5 è di circa 900 W/m 2. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 15 Il massimo dello spettro solare per unità di lunghezza d onda si trova a λ=500 nm (E=2.48 ev). Lo spettro in lunghezza d onda è diverso dallo spettro in frequenza. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 16

5 Radianza e irraggiamento medio Radianza alla sommità dell atmosfera terrestre: 1353 W/m 2 Massima radianza sulla Terra per lo spettro AM1.5: 900 W/m 2 Lo spettro AM1.5 è convenzionalmente normalizzato a 1000 W/m 2 Irraggiamento medio (variazioni giornaliere e stagionali): W/m 2 Irraggiamento solare annuo (mondo) in kwh/(m 2 y) Per calcolare l irraggiamento annuo: un anno ha =8760 ore 1 y = 8760 h Una radianza di 1000 W/m 2 corrisponderebbe a 8760 kwh/(m 2 y) Una radianza media di 200 W/m 2 corrisponde a 1752 kwh/(m 2 y) Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 17 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 18 Irraggiamento solare annuo (Europa) Irraggiamento solare annuo (Italia) Milano: 1376 kwh/(m 2 y) Roma: 1522 kwh/(m 2 y) Trapani: 1639 kwh/(m 2 y) Vedi Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 19 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 20

6 Solare fotovoltaico: quanta superficie serve? (Italia) Solare fotovoltaico: quanta superficie serve? (mondo) Ipotesi:Irraggiamento totale annuo = 1400 kwh/m 2 efficienza pannelli fotovoltaici=12.5% consumo annuale di energia (2004)=321 TWh= kwh In 1 m 2 di pannelli si producono =175 kwh Per produrre 321 TWh servono m 2 =1 830 km 2 La superficie dell Italia è di km 2 occorre utilizzare lo 0.6% del territorio Ipotesi:Irraggiamento totale annuo = 1400 kwh/m 2 efficienza pannelli fotovoltaici=12.5% *consumo annuale di energia (2004)=11.2 GToe= kwh (n.b. 1 Toe= GJ=11.63 MWh) *fonte: IEA In 1 m 2 di pannelli si producono =175 kwh Per produrre kwh servono m 2 = km 2 La superficie delle terre emerse è di km 2 ( πR 2 ) occorre utilizzare lo 0.5% del territorio Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 21 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 22 Indice Lezione 1: Semiconduttori Cenni storici Energia dal Sole Solare termico e termodinamico Semiconduttori: bande e gap, portatori, assorbimento Semiconduttori: drogaggio, giunzione p-n Lezione 2: Celle fotovoltaiche ed efficienza Circuito equivalente e caratteristiche I-V Limiti all efficienza di conversione Celle di prima, seconda e terza generazione Considerazioni sul solare fotovoltaico Solare termico (bassa temperatura) Fornisce acqua e aria calda a bassa temperatura, mediante riscaldamento diretto di acqua. Utilizza collettori (pannelli) in vetro, metallo o materiali plastici, nonché serbatoi di accumulo. Funziona anche con luce diffusa non richiede tracking del sole. Viene utilizzato normalmente per fornire acqua calda in sistemi residenziali (abitazioni) o commerciali (piscine ) Può essere utilizzato per riscaldamento o raffreddamento di edifici, previe opportune soluzioni architettoniche. Queste applicazioni necessitano di maturazione commerciale. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 23 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 24

7 Solare termodinamico (alta temperatura) Il solare termodinamico o a concentrazione si basa su collettori (specchi) che concentrano la radiazione solare su un ricevitore posto nel fuoco. Il ricevitore contiene un fluido (olio minerale, sali liquidi: NaNO 3, KNO 3 ) che viene riscaldato ad alte temperature ( C). Il fluido viene inviato ad un motore termico (turbina a vapore) che converte il calore in energia elettrica. Il solare a concentrazione funziona solo con luce diretta. Il sistema di specchi deve mantenere la focalizzazione e quidi richiede tracking del sole per compensare le variazioni giornaliere e stagionali. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 25 Solare termodinamico (alta temperatura) Sistemi a tubo design parabolico. Tracking su un asse. Sistemi a torre tracking su due assi. Solar Two (CA, U.S.A.) Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 26 Solare termodinamico - specchi di Fresnel Solare termodinamico (a concentrazione) Vantaggi: Produce energia elettrica È adatto per l installazione su grandi impianti Ha notevoli margini di miglioramento delle tecnologie Utilizza specchi composti da numerose superfici piane. Design simile agli specchi parabolici, ma il collettore è disaccoppiato dal ricevitore il tracking a un asse degli specchi è più semplice, il ricevitore è fisso. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 27 Svantaggi: Richiede tracking del sole: contiene parti meccaniche e necessita di notevole manutenzione. Richiede spazi pianeggianti e grandi superfici. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 28

8 Solare termodinamico: alcuni numeri Efficienza di conversione di energia solare in energia elettrica: 20% (parabolic trough) - 30% (dish) Costo dell energia elettrica prodotta: $ / kwh Spazio richiesto: esempio su Solar One (deserto del Nevada) 64 MW su 140 ha=1.4 km 2 1 kw installato richiede ~ 22 m 2 64 MW efficienza media: 4.6% ( m 2 ) (1000 W/m 2 ) Cfr. Solare fotovoltaico: 1 kw installato richiede ~ 8 m 2 con una efficienza media del 12.5% Solare a concentrazione: potenza elettrica installata e prevista (fonte: EU JRC 2009) In fase di passaggio da nicchia di mercato a rapido sviluppo. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 29 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 30 Indice Lezione 1: Semiconduttori Cenni storici Energia dal Sole Solare termico e termodinamico Semiconduttori: bande e gap, portatori, assorbimento Semiconduttori: drogaggio, giunzione p-n Lezione 2: Celle fotovoltaiche ed efficienza Circuito equivalente e caratteristiche I-V Limiti all efficienza di conversione Celle di prima, seconda e terza generazione Considerazioni sul solare fotovoltaico Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 31 Livelli di energia negli atomi Secondo i principi della meccanica quantistica, in sistemi legati, l energia può assumere solo valori discreti detti livelli. Es. elettroni in un atomo energia n=4 n=3 n=2 n=1 Un elettrone può saltare da un livello all altro assorbendo o emettendo un fotone di frequenza proporzionale alla differenza di energia, secondo la relazione E=hν. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 32

9 Bande di energia nei solidi Se molti atomi si legano a formare un solido, i livelli discreti si allargano a formare bande di energia. Riempimento dei livelli elettronici: il principio di Pauli E banda di conduzione energia gap gap E g banda di valenza La separazione di energia fra due bande consecutive si dice gap di energia. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 33 metalli isolanti, semiconduttori Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 34 Gap di energia e assorbimento ottico Semiconduttori: storia energia hν<e g : il fotone non viene assorbito hν>e g : il fotone viene assorbito E g hν E g hν Il gap di energia determina la soglia di assorbimento secondo la relazione E g =hν=hc/λ. L esistenza di una soglia di assorbimento indipendente dall intensità della luce è un fenomeno di natura quantistica, analogo all effetto fotoelettrico. 1824: Berzelius isola e identifica il Silicio 1873: Fotoconducibilità nel Selenio Proprietà raddrizzatrici della Galena (PbS) e sviluppo della radiotelegrafia Sviluppo della meccanica quantistica, teoria della conduzione elettrica nei solidi Teoria giunzioni semiconduttore-metallo, barriera Schottky, giunzione p-n 1940: Radar a onde corte basato sulla giunzione Silicio-Tungsteno 1947: Invenzione del transistor Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 35 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 36

10 verso la micro- e opto-elettronica Metalli e semiconduttori: resistività 1958: Il circuito integrato 1969: Laser rosso a eterogiunzione in AlGaAs 1970: Microprocessore a 4 bit 1993: Diodo emettitore di luce (LED) blu in GaN R Metalli: Resistività bassa (Cu: Ω m) che aumenta con T R Semiconduttori: Resistività elevata (Si: Ω m) che diminuisce con T R 0 Poco sensibile a illuminazione impurezze T Molto sensibile a: illuminazione Impurezze (pochi atomi) T Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 37 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 38 Semiconduttori: struttura cristallina Il ruolo della temperatura Tavola periodica III IV V VI 5 B 6 C 7 N 8 O Cella elementare (Si) T=0 T>0 IB 29 Cu IIB 30 Zn 13 Al 31 Ga 14 Si 32 Ge 15 P 33 As 16 S 34 Se energia E g E g 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po I semiconduttori (monoatomici gruppo IV, binari III-V e II-VI) sono caratterizzati da un gap di energia piccolo, generalmente < 4 ev. Aumentando la temperatura, a causa dell agitazione termica, si creano elettroni in banda di conduzione: per questo motivo la resistenza elettrica diminuisce. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 39 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 40

11 Elettroni e lacune: effetto di un campo elettrico Fotoeccitazione e fotocorrente E=0 E>0 energia energia E g Tensione V Corrente I Gli stati vuoti in banda di valenza, o lacune, si comportano come particelle cariche positivamente Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 41 Se il semiconduttore viene illuminato con luce di energia hν>e g, la corrente elettrica aumenta Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 42 Emissione di luce Gap diretto e indiretto Si: E g =1.12 ev, gap indiretto (k c k v ) GaAs: E g =1.44 ev, gap diretto (k c =k v ) energia E g Si GaAs Elettroni e lacune possono ricombinare radiativamente emettendo fotoni con energia hν=e g. Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 43 Wavevector k scarso assorbimento vicino al gap, debole emissione di luce Wavevector k elevato assorbimento vicino al gap, forte emissione di luce Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 44

12 Coefficiente di assorbimento: gap diretto e indiretto Gap di energia e luce visibile E g (ev) λ (nm) GaN ZnSe GaP GaAs, CdTe Si Utilizzando semiconduttori binari e le loro leghe è possibile ottenere emissione/assorbimento di luce in tutto lo spettro visibile Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 45 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 46 Indice Lezione 1: Semiconduttori Cenni storici Energia dal Sole Solare termico e termodinamico Semiconduttori: bande e gap, portatori, assorbimento Semiconduttori: drogaggio, giunzione p-n Lezione 2: Celle fotovoltaiche ed efficienza Circuito equivalente e caratteristiche I-V Limiti all efficienza di conversione Celle di prima, seconda e terza generazione Considerazioni sul solare fotovoltaico una tecnica per controllare il numero dei portatori di carica atomi con un elettrone in più donori Il drogaggio Come funziona? Prendiamo il Silicio: atomi con un elettrone in meno accettori Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 47 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 48

13 Il legame covalente nel silicio Il drogaggio di tipo n Introduce stati vicino alla banda di conduzione L elettrone in eccesso può saltare nella banda di conduzione e diventare un portatore di carica E C E D E V E gap Ogni atomo forma quattro legami covalenti con i quattro primi vicini (i legami sono in tre dimensioni, con disposizione tetraedrica) n-type Si Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 49 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 50 Il drogaggio di tipo p Introduce stati vicino alla banda di valenza La lacuna in eccesso può saltare nella banda di valenza e diventare un portatore di carica La giunzione p-n: il cuore dei dispositivi a semiconduttore campo elettrico LACUNE ELETTRONI - P N E C E gap zona di svuotamento, carica spaziale barriera di potenziale E A E V p-type Si Il campo elettrico nella zona di svuotamento si oppone alla diffusione dei portatori maggioritari (lacune dal lato p, elettroni dal lato n) Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 51 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 52

14 Polarizzazione della giunzione p-n Diodo a giunzione P inversa I 0 P N Aumento della barriera N P diretta N I Riduzione della barriera ev I( V ) = I0 exp 1 kbt I 0 =corrente inversa di saturazione Corrente I (A) Tensione V (V) Minimo passaggio di corrente Forte passaggio di corrente Polarizzazione inversa Polarizzazione diretta Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 53 Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 54 Cella fotovoltaica: giunzione p-n illuminata campo elettrico Il silicio: dalla sabbia ai micro-processori Lingotto P + N Silicio ultra-puro I Wafer Chip LOAD La corrente prodotta da una cella fotovoltaica illuminata ha il verso della corrente inversa del diodo Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 55 La tecnologia delle celle fotovoltaiche di semiconduttori è molto vicina alle tecnologie della microelettronica Fotovoltaico: semiconduttori - Lucio Andreani - Dipartimento di Fisica "A. Volta" - Università di Pavia 56