1. Assorbimento dei fotoni :Quando la luce solare colpisce la superficie di una cella solare, che in genere è costituita da materiali semiconduttori come il silicio, contiene minuscole particelle chiamate fotoni. I fotoni trasportano energia. Quando colpiscono la cella solare, trasferiscono la loro energia agli elettroni, che li libera e consente loro di muoversi liberamente.
2. Coppia elettrone-lacuna :Quando un fotone trasferisce la sua energia a un elettrone, di fatto stacca l'elettrone dal suo atomo. Questo crea una coppia di particelle:l'elettrone libero e un atomo con un elettrone mancante, noto come "buco".
3. Separazione dei costi :La cella solare è progettata per separare gli elettroni liberi dalle lacune per creare una corrente elettrica. Questa separazione è facilitata da una giunzione tra due strati semiconduttori con proprietà diverse, denominata giunzione p-n.
4. Giunzione P-N :La giunzione p-n è realizzata unendo uno strato semiconduttore di tipo p, dove c'è un surplus di lacune, e uno strato semiconduttore di tipo n, dove c'è abbondanza di elettroni liberi. Quando questi due strati sono collegati, gli elettroni dello strato di tipo n si spostano naturalmente verso lo strato di tipo p, creando una carica positiva nello strato di tipo n e una carica negativa nello strato di tipo p.
5. Circuito elettrico :Gli elettrodi metallici sono attaccati agli strati di tipo n e di tipo p, creando un circuito. Gli elettroni liberi, creati dall'assorbimento dei fotoni, si muovono verso l'elettrodo negativo (strato di tipo n), mentre le lacune si muovono verso l'elettrodo positivo (strato di tipo p). Questo flusso di elettroni e lacune costituisce una corrente elettrica.
6. Energia elettrica :Mentre gli elettroni si muovono attraverso il circuito esterno, generano un flusso di corrente elettrica. Questa corrente viene quindi fornita a un inverter, che converte l'elettricità in corrente continua (CC) generata dalle celle solari in elettricità in corrente alternata (CA) compatibile con la rete elettrica o per l'uso in apparecchi elettrici.
In sintesi, la tecnologia dell’energia solare si basa sull’effetto fotovoltaico per convertire la luce solare in elettricità. Quando i fotoni colpiscono un materiale semiconduttore, creano elettroni e lacune liberi. Questi portatori di carica vengono quindi separati dalla giunzione pn e diretti attraverso un circuito esterno, generando una corrente elettrica. L'inverter converte l'elettricità CC in elettricità CA, rendendola utilizzabile in abitazioni, aziende e applicazioni su larga scala.
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