Fotovoltaico: etimologia. photo dal Greco φῶς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

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Giacinta Ornella Antonella
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1 Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φῶς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

2 Fotovoltaico: cos è È la tecnologia che permette di produrre energia elettrica mediante la conversione diretta della luce del sole senza l uso di combustibili e senza parti meccaniche in movimento. 2With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

3 Fotovoltaico: limite Il fotovoltaico non può sostituire al 100% la produzione di energia elettrica necessaria perché la fonte che l alimenta non è continua 24 ore su 24 Può contribuire a limitare produzione tradizionale di energia elettrica 3With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

4 Fotovoltaico: ecologico La produzione di energia col FV non produce inquinamento (nel luogo di installazione!) 4With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

5 Tecnologia 5With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

6 Tecnologia Il silicio è il materiale più utilizzato per la produzione di celle fotovoltaiche oltre il 90% dei moduli in commercio sono in silicio Subito dopo l ossigeno, è l elemento più abbondante sulla terra Non esiste in forma pura ma solo sotto forma di Ossido di Silicio (SiO 2 ) o altri composti (sabbia, quarzo, argilla) 6With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

7 Silicio di grado solare grado di purezza stabilito deve essere 99,9999% Il silicio viene prima estratto dalle miniere e poi viene reso puro attraverso diversi processi chimici. Nell industria fotovoltaica viene utilizzato nella sua forma cristallina (mono e poli) con atomi di Si ordinati in maniera regolare amorfa con atomi di Si distribuiti in maniera casuale (come il vetro) 7With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

8 8With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

9 Processo per ottenere il silicio 1. Estrazione del silicio metallurgico : SiO2 + C = Si + CO2 (1800 C) 2. Purificazione: Produzione di triclorosilano Si + 3HCl = SiHCl3 +H2 Distillazione multipla del SiHCl Deposizione del silicio puro SiHCl3 +H2 = Si + 3HCl, (1350 C) - processo Siemens Il risultato finale sono barre di silicio policristallino, dalle quali si ottengono con procedimenti meccanici le celle. Questa fase ha un rendimento piuttosto basso (spreco di materiale anche del 50%). 9With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

10 Per ottenere il silicio monocristallino, il più efficiente, occorre un ulteriore processo ad alta temperatura che prende il nome dal suo scopritore, Czochralski. L insieme delle varie fasi descritte, richiede un considerevole apporto energetico, che ne giustifica, solo in parte, il costo. Si capisce come mai i moduli realizzati con celle a silicio policristallino siano generalmente più economici rispetto a quelli realizzati con silicio monocristallino. Il motivo per cui il silicio monocristallino ha un rendimento più alto del policristallino sta nel fatto che quest' ultimo, data la sua struttura più irregolare, tende a dissipare più energia 10With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

Il lingotto di silicio diametro di circa 20 cm alto circa un metro pesa da 70 a 75 kg una volta raffreddato, viene tagliata la testa e la coda quindi

11 Il lingotto di silicio diametro di circa 20 cm alto circa un metro pesa da 70 a 75 kg una volta raffreddato, viene tagliata la testa e la coda quindi vengono sagomati e tagliati a fette wafer che sono la base per le celle finite. 11With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

12 Celle in silicio policristallino Nel processo produttivo il silicio policristallino viene versato in blocchi che hanno una forma quadra. I blocchi raffreddati vengono tagliati in lingotti e quindi sezionati in wafer da 230μm/350μm. Durante la fase di solidificazione, i cristalli si dispongono in modo casuale ed è per questo che la superficie presenta i caratteristici riflessi cangianti. Il silicio policristallino ha una grana più grossa del silicio monocristallino. 12With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

13 Celle in silicio monocristallino Con un processo produttivo più complesso, dal silicio fuso, vengono ottenuti dei lingotti cilindrici di silicio monocristallino. Al cilindro viene data una forma esagonale e quindi sezionato in fette sottili (wafer) da 200μm/300μm, le quali presentano un color argento lucido. Queste, inoltre, vengono sagomate in forme più o meno squadrate al fine di diminuire gli spazi inutilizzati ed aumentare il numero di celle ospitate dal modulo. 13With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

14 Silicio monocristallino Silicio policristallino 14With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

15 Efficienza e proiezione dei costi per le celle di I, II e III generazione 15With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

16 16With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

17 La giunzione PN 17With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

18 Drogaggio Quando, in un qualsiasi materiale, oltre agli atomi o molecole di base ne esistono di estranee, ossia che non dovrebbero far parte del materiale stesso ma invece presenti, si parla genericamente di impurità Se invece il materiale di base è volutamente ed artificialmente addizionato di elementi estranei, si parla di drogaggio. Drogare un materiale significa quindi aggiungere volutamente delle impurità per cambiare le proprietà elettriche del materiale stesso. 18With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

19 drogaggio PN 19With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

20 20With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

21 Giunzione PN Tale giunzione è realizzata ponendo a contatto due cristalli, uno dei quali contiene atomi trivalenti (ad es. di boro), mentre l altro contiene atomi pentavalenti (ad es. fosforo). Il cristallo di tipo P, contenente gli atomi trivalenti, presenta nel reticolo delle lacune, mentre quello di tipo N con gli atomi pentavalenti presenta elettroni in più. 21With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

22 Giunzione PN 22With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

23 23With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

24 Giunzione PN All interfaccia tra i due cristalli, gli elettroni del cristallo N si diffondono verso il cristallo P (e viceversa per le lacune), formando una regione di carica spaziale in cui mancano i portatori mobili di carica (regione di svuotamento). Il processo si ferma quando il campo elettrico che si genera controbilancia il moto di diffusione 24With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

25 25With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

26 26With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

27 27With the support of the Lifelong Learning Programme of the European

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