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fonti rinnovabili

Irraggiamento solare

Impianti realizzati

Efficienza dei materiali

Solo una parte dell'energia radiogena che colpisce la cella è convertita in energia elettrica; l'efficienza di conversione dipende in alta percentuale dalle caratteristiche del materiale costitutivo e non supera generalmente il 20%.

Naturalmente la resa energetica da parte del dispositivo è anche in funzione di fattori quali: fattori geografici e metereologici, orientamento ed inclinazione della superficie dei moduli. Per le latitudini italiane il rendimento massimo si ottiene orientando i moduli verso sud con un angolo di inclinazione rispetto all'orizzonte di 32-45°.

In condizioni standard (a 25°C con 1kW/m² di irraggiamento) una cella eroga circa 1.5 Watt di potenza (Wp – potenza di picco). Attualmente, il materiale più usato è il silicio cristallino (mono/poli o amorfo), impiegato in una sottile fetta di spessore compreso tra 0,25 e 0,35 mm.

Il monocristallino ha rendimenti di conversione pari al 15-17%.

Il policristallino, caratterizzato da un minore costo di produzione, presenta rendimenti del 12-14%, più bassi per la presenza di un maggior grado di impurità.

Il silicio amorfo, utilizzato nella tecnologia a "film sottile", viene invece spruzzato sotto forma di gas su una superficie di supporto. Tale tecnologia presenta una convenienza maggiore rispetto alle precedenti, in quanto, per la produzione delle celle viene usata una quantità inferiore di materiale, abbassando quindi il costo di produzione. Inoltre, possiede un'ampia versatilità e flessibilità di impiego. L'unico svantaggio, non ancora risolto, è la bassa efficienza dovuta alla struttura cristallina instabile del silicio amorfo.

Sono sistemi a film sottile anche quelli con semiconduttori CIS, CIGS, tellururo di cadmio (CdTe). CIS e CIGS hanno efficienze fino al 13% e costi attuali leggermente inferiori ai sistemi in silicio. Tuttavia la scarsa disponibilità di indio e selenio costituiscono un ostacolo per uno sviluppo su larga scala.

Per un maggiore rendimento si stanno studiando celle fotovoltaiche multigiunzione, celle a tripla giunzione (Split spectrum cell o Vertical Multijunction Cell). Sono costituite da differenti materiali semiconduttori disposti l'uno sull'altro che permettono di avere un più largo spettro del livello assorbente di energia e quindi un rendimento maggiore, aumentando l'efficienza totale di conversione della radiazione solare (raggiungimento di efficienze superiori al 30%).

Ancora in fase di sviluppo sono le celle organiche, note come DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell), ottenute con la nanotecnologia. Questo tipo di unità utilizza un pigmento organico fotosensibile (in grado d'assorbire la luce e generare un flusso d'elettroni), applicato su un film sottile costituito da uno strato d'ossido metallico nanoporoso e polimeri conduttori o elettroliti liquidi. La peculiarità delle DSSC è di essere notevolmente flessibili e adatte ad essere conformate in diverse forme e applicazioni, oltre a costituire un prodotto più economico rispetto alle celle tradizionali.