i pannelli fotovoltaici

Questa relazione di laurea andrà a trattare in primo luogo la fonte di energia dei pannelli fotovoltaici: il sole, componente fondamentale per la vita sul nostro pianeta, tanto da essere ritenuto una divinità in alcune civiltà. Il sole è una stella formatasi circa 4,6 miliardi di anni fa da una nube fredda di polveri e gas. Il sole è composto soprattutto da elio e idrogeno e riesce a sviluppare un'enorme quantità di energia attraverso le reazioni di fusione nucleare. Come vedremo di tutta questa energia solo una piccola parte arriva sul suolo terrestre e l'atmosfera terrestre assorbe le radiazioni più nocive per l'ecosistema. Il tasso di assorbimento delle radiazioni dipende dalla loro inclinazione rispetto al suolo. L'inclinazione è influenzata dalla difformità della superficie terrestre e dalla distanza variabile tra il sole e la terra. Gli antichi utilizzavano l'energia solare per coltivare i propri appezzamenti di terra, successivamente sono stati scoperti nuovi modi di utilizzare l'energia solare, l'ultimo tra questi è la possibilità di convertirla in energia elettrica: effetto fotovoltaico. L'effetto fotovoltaico si osserva investendo con la luce solare il cristallino un materiale conduttore-semiconduttore, essa provoca uno spostamento degli elettroni del materiale ad un livello energetico superiore. Gli elettroni spostandosi rendono disponibili portatori di carica, che possono essere sfruttati per generare una corrente. Per realizzare ciò è necessario creare un campo elettrico interno alla cella, stabilendo un eccesso di atomi caricati negativamente (anioni) in una parte del semiconduttore ed un eccesso di atomi caricati positivamente (cationi) nell'altro. Questo meccanismo si ottiene mediante drogaggio del semiconduttore che generalmente viene realizzato inserendo atomi del terzo gruppo come ad esempio il boro e del quinto gruppo (fosforo) per ottenere rispettivamente una struttura di tipo p (con un eccesso di lacune) ed una di tipo n (con un eccesso di elettroni).I pannelli fotovoltaici sono costituiti unendo più celle agganciate a una struttura rigida per agevolarne l'installazione. I pannelli solari sono una scoperta abbastanza recente, i primi studi risalgono alla fine della prima metà del 1800, ma i primi esemplari sono stati prodotti solamente un secolo dopo. Lo sviluppo dei pannelli parte molto a rilento e soltanto nella seconda metà del 1900 si ha lo sviluppo di nuovi pannelli più performanti capaci anche di essere adattati alle strutture architettoniche. Ora i ricercatori non puntano soltanto a trovare nuovi materiali con performance più elevate, ma anche a risolvere gli aspetti critici dei materiali già scoperti: l'aumento dell'efficienza per ridurre le superfici necessarie a parità di potenza installata, la riduzione dei costi di fabbricazione per permettere a un numero sempre più elevato di aziende e famiglie persone di riuscire a installare i pannelli e l'impatto ambientale sull'ecosistema per lo smaltimento dei pannelli.