Cosa è l'effetto fotovoltaico
L'effetto fotovoltaico è l'effetto, su cui si basa la tecnologia dei pannelli solari, secondo il quale se un determinato tipo di materiale viene colpito direttamente dalla luce solare, è in grado di trasformarla in energia elettrica. I materiali in grado di svolgere al meglio questa funzione sono i semiconduttori, i quali sollecitati da un fotone abbastanza energetico, spostano un elettrone dalla banda di valenza alla banda di conduzione, e il materiale diventa un conduttore. L'elettricità viene prodotta grazie alla presenza dei droganti, piccole impurità, che formano all'interno del semiconduttore due strati, uno a carica positiva e uno negativo. Nella zone di contatto tra i due strati si crea così un forte campo elettrico. Il materiale principalmente utilizzato a tale scopo è il silicio, i cui cristalli sono la principale componente dei pannelli fotovoltaici. Ogni cristallo di silicio viene posto in una cella, la quale è collegata in serie ad altre formando un pannello.
Applicazioni pratiche dell'effetto fotovoltaico
L'effetto fotovoltaico viene sfruttato per la produzione di energia elettrica tramite dei pannelli, detti fotovoltaici, i quali collegati tra loro forniscono un quantitativo prestabilito di elettricità. In questo modo si possono creare piccole isole fotovoltaiche, sufficienti per i fabbisogni energetici di una singola abitazione, o grandi centrali solari, in grado di fornire consistenti quantitativi di elettricità. L'efficienza di tali impianti dipende dalla regione nei quali sono installati, in quanto alte latitudini presentano un irradiazione solare minore rispetto a regioni più a sud. I vantaggi degli impianti che sfruttano l'effetto fotovoltaico è che possono essere indipendenti dalle reti elettriche convenzionali, e quindi sono molto utili per alimentare strutture poste in luoghi isolati o piccoli apparecchi, per i quali non conviene creare un collegamento alla rete pubblica. Altro campo nel quale viene sfruttato l'effetto fotovoltaico è la ricerca spaziale, dove molte sonde sono alimentate grazie ai pannelli solari.
Storia delle ricerche sull'effetto fotovoltaico
Fin dall'antichità l'uomo ha cercato di sfruttare la luce solare. La leggenda vuole che Archimede concentrò i raggi solari sulle navi nemiche per incendiarle e difendere così la città di Siracusa. Ma fu nel 1839 che per la prima volta venne definito l'effetto fotovoltaico, quando il fisico francese Becquerel si accorse che alcuni materiali, se esposti alla luce solare, generavano un piccolo flusso di corrente elettrica. Nel 1921 Einstein vinse il premio nobel per lo studio dell'effetto fotoelettrico, ovvero l'emissione di elettroni data da una superficie esposta ad una radiazione elettromagnetica, come ad esempio un certo tipo di fotone. Solo nel 1955 si arrivò alla costruzione della prima cella fotovoltaica, in grado di sfruttare l'effetto fotovoltaico in modo vantaggioso, e il materiale scelto per la loro costruzione è il silicio in forma cristallina. Nel 1958, l'effetto fotovoltaico è sfruttato per alimentare un satellite orbitante, e il suo successo renderà l'energia solare una delle principali fonti di elettricità per le sonde spaziali. Nel nuovo millennio la produzione di energia da pannelli fotovoltaici cresce sempre più, grazie alla diminuzione dei costi e il miglioramento dei rendimenti.
