Com’è possibile che la luce del sole si trasformi in energia elettrica? E come fa un pannello solare a produrre energia? Vediamo insieme il loro funzionamento.
Protagonisti del meccanismo attraverso il quale i pannelli solari producono energia elettrica sono gli elettroni. Per produrre energia infatti occorre staccare gli elettroni dall’atomo e farli muovere. Tramite i pannelli solari, gli elettroni riescono ad essere in costante movimento producendo energia.
Un pannello è composto da molte celle solari, a sua volta composte da strati. Dal basso abbiamo: una lastra di metallo, un livello di silicio di tipo B e N, una griglia metallica, uno strato antiriflettente e uno di vetro. Il sole quindi incontra come primo step lo strato di vetro, poi quello antiriflettente che evita che la luce sia riflessa e quindi sprecata, lasciandone passare il più possibile.
Pannelli solari: come funzionano
Una volta arrivata alla griglia metallica, gli elettroni verranno trasportati all’interno della cella composta da materiali termoconduttori. Infine raggiunge lo stadio che ci permette di avere elettricità facendo muovere gli elettroni in modo costante. Il silicio ha 4 elettroni esterni disponibili per creare legami. Quindi ne formerà 4 con almeno altri 4 atomi di silicio. Aggiungendo delle piccole impurità agli atomi, si raggiungerà il movimento degli elettroni.
Le impurità contenute nello strato di silicio di tipo B e N sono diverse fra loro. Non tutti formeranno dei legami e alcuni di essi saranno dunque liberi di muoversi. Al silicio di tipo N sono stati aggiunti degli atomi di fosforo. Questo a dispetto del silicio ha un elettrone in più, quindi 5 in totale e uno è molto più libero di muoversi rispetto agli altri impegnati nei legami con altri atomi.
Al silicio di tipo P vengono invece aggiunti atomi di Boro, che ha 3 elettroni disponibili e di conseguenza 1 elettrone in meno che formerà un buco dove manca. Lo strato sopra della cella solare quindi avrà più elettroni, mentre lo strato sotto in meno. Quando si crea uno spazio vuoto, gli elettroni tendono a muoversi per raggiungerlo creando a loro volta una buca.
Il passaggio degli elettroni
Ad ogni movimento di elettrone corrisponde uno spostamento della buca. Ma cosa succede quando questi due livelli di silicio entrano in contatto? Gli elettroni in più del livello superiore andranno ad occupare le buche dello strato inferiore, in questo modo si formeranno delle cariche positive sopra e delle cariche negative sotto.
Gioca qui un ruolo fondamentale la luce solare. Quando colpisce l’elettrone sotto, provoca uno spostamento dello stesso nel livello superiore che per potersi riunire alla sua buca passa attraverso il cavo elettrico attraverso il quale genera energia per un dispositivo.