Cosa sono le celle fotovoltaiche

Cosa sono le celle fotovoltaiche? Una domanda fondamentale e che troppo spesso non trova adeguata risposta nonostante la sempre maggiore importanza assunta dall'energia solare. In pratica si tratta del cuore del sistema il quale permette di produrre energia elettrica da quella solare intercettata, grazie ad un sottile strato di materiale semiconduttore che viene adeguatamente trattato per poter ottemperare nel modo migliore alla sua fondamentale funzione. Le due facce della cella vengono collegate ad un utilizzatore e quando essa viene esposta alla luce si verifica il processo di trasformazione tale da generare la corrente elettrica. La quantità di energia prodotta dipende a sua volta dall'efficienza di conversione dimostrata dalla cella, la quale varia in base al materiale con cui essa è stata costruita.

Cosa sono le celle fotovoltaiche? Una domanda di non poco conto cui ne dovrebbe seguire una seconda: perché sono così importanti? In effetti il ruolo che esse svolgono è fondamentale, soprattutto in relazione all'efficienza che riescono a mettere in mostra nella conversione dell'energia solare in corrente elettrica. Una efficienza che dipende in larga parte dal materiale con il quale esse vengono costruite. Ancora oggi il materiale più diffuso è il silicio, che pure sembrava essere sul punto di essere scalzato dai moduli a film sottile. A riportare d'attualità il silicio è stata la ricerca tecnologica, che ha consentito di raddoppiare la sua efficienza, accoppiando questo risultato ad una durata sempre maggiore, tale da permettere agli impianti di lavorare all'85% della capacità addirittura dopo trentacinque anni.

Le celle fotovoltaiche sono prodotte utilizzando procedimenti differenti a seconda della tipologia che si intende realizzare. La porzione di silicio usata, viene comunemente indicata con il termine di wafer. Ove si intenda realizzare un wafer monocristallino, si ricorre al metodo Czochralsky, che si fonda sulla cristallizzazione. Per originarla si introduce materiale estremamente puro nel silicio liquido, il quale verrà in un secondo momento estratto e lasciato lentamente raffreddare al fine di avere il cilindro monocristallino. Il wafer policristallino si ottiene invece tramite fusione e ricristallizzazione del silicio, con la creazione di un composto poi tagliato in parallelepipedi. Il composto viene in seguito diviso in lingotti da tagliare in sezioni verticali, le quali regalano rendimenti di rilievo a costi inferiori.

Negli ultimi anni, molti laboratori di ogni parte del mondo hanno condotto intense ricerche che potrebbero letteralmente rivoluzionare il fotovoltaico. In particolare vanno ricordati i lavori condotti a Manchester da una squadra di ricercatori di varie nazionalità, aventi come oggetto il grafene. Si tratta del materiale più sottile in assoluto, dotato allo stesso tempo di forza e capacità di conduzione. Grazie a queste caratteristiche, il grafene potrebbe essere utilizzato al fine di realizzare celle fotovoltaiche non solo sottili, ma anche in grado di resistere alla flessione, adattandosi di conseguenza all'incorporazione in pareti o finestre. Peculiarità che sono assenti nel caso dei wafer in silicio, i quali non assorbono bene la luce e sono abbastanza fragili. Il grafene assicurerebbe peraltro prezzi più convenienti.