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L’EFFETTO FOTOVOLTAICO
L'effetto fotovoltaico consente la conversione diretta della radiazione solare in energia elettrica. Tale fenomeno avviene nella cella fotovoltaica, costituita da una sottile lamina di un materiale semiconduttore, molto spesso silicio.
Quando un fotone dotato di sufficiente energia viene assorbito nella cella, nel materiale semiconduttore di cui essa è costituita si crea una coppia di cariche elettriche di segno opposto, un “elettrone”(cioè una carica di segno negativo) ed una “lacuna” (carica positiva). Si dice allora che queste cariche sono “disponibili per la conduzione di elettricità”. Per generare effettivamente una corrente elettrica, però, è necessaria una differenza di potenziale, e questa viene creata grazie all’introduzione di piccole quantità di impurità nel materiale che costituisce le celle. Queste impurità, chiamate anche “droganti”, sono in grado di modificare profondamente le proprietà elettriche del semiconduttore.
Se il materiale semiconduttore è il silicio, introducendo atomi di fosforo, si ottiene la formazione di silicio di tipo “n”, caratterizzato da una eccedenza di cariche negative rispetto al silicio normale. La tecnica del drogaggio del silicio con atomi di boro porta, d'altro canto, al silicio di tipo “p” in cui le cariche libere in eccesso sulla norma sono positive.
Una cella e' costituita da una superficie rilevante di due strati di silicio p ed n in contatto tra di loro. Nella zona di contatto tra i due tipi di silicio, detta “giunzione p-n”, si ha la formazione di un forte campo elettrico.
Le cariche elettriche positive e negative generate, per effetto fotovoltaico, dal bombardamento dei fotoni costituenti la luce solare, nelle vicinanze della giunzione vengono separate dal campo elettrico. Tali cariche danno luogo a una circolazione di corrente quando il dispositivo viene connesso ad un carico. La corrente è tanto maggiore quanto maggiore è la quantità di luce incidente.
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