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La radiazione solare è una fonte inesauribile di energia. Fortunatamente, gli scienziati hanno già sviluppato un mezzo per sfruttare la potenza del sole per convertirlo in energia utile, vasta e pulita. È la migliore alternativa ai combustibili fossili data la sua abbondanza, rinnovabilità e benefici, quindi svolge un ruolo molto importante nel futuro dell’industria energetica in tutto il mondo.
Contrariamente a quanto molti pensano, sfruttare la potenza del sole non richiede grandi parchi solari. Infatti, le persone possono sfruttare la potenza del sole e trasformarlo in energia elettrica utilizzando pannelli solari sul tetto. Quando i fotoni–energia dalla luce solare-colpisce il pannello solare sul tetto, il pannello solare converte i fotoni in elettroni di corrente continua (DC) elettricità. L’elettricità a corrente continua può fluire verso i dispositivi di sicurezza dell’elettricità. I pannelli solari sul tetto sono dotati anche di inverter che convertono l’elettricità a corrente continua in corrente alternata (AC) che viene utilizzata da molti dispositivi ed elettrodomestici come computer, televisori e persino lavatrici.
Sistema di sfruttamento dell’energia solare
I pannelli solari sul tetto si basano sulla capacità delle celle solari di sfruttare l’energia del sole e convertirla in elettricità. È un piccolo semiconduttore a forma quadrata realizzato con materiali conduttivi come il silicio. Quando la luce solare colpisce le celle solari, induce reazioni chimiche che rilasciano gli elettroni, generando così corrente elettrica. La maggior parte delle celle del pannello solare sul tetto sono chiamate celle fotovoltaiche che si trovano anche in piccoli elettrodomestici come calcolatrici.
I componenti più importanti di una cella fotovoltaica sono gli strati dei materiali semiconduttori che sono fatti di cristalli di silicio drogati. Lo strato inferiore delle celle fotovoltaiche è carico di boro che si lega al silicio per creare una carica positiva. Lo strato superiore è drogato con fosforo per creare la carica negativa. La superficie tra i due strati è chiamata giunzione P-N e il movimento di questa superficie produce il campo elettrico.
Una volta che la luce solare colpisce le cellule, i fotoni bussano gli elettroni sciolti su entrambi gli strati. Poiché i due strati sono dotati di cariche opposte, si traduce nel flusso di elettroni. Tuttavia, il campo elettrico alla giunzione P-N impedisce il flusso dell’energia altrove; quindi è necessario un circuito esterno per fornire un percorso per gli elettroni di viaggiare.
Tipi di celle fotovoltaiche
La maggior parte dei sistemi di celle fotovoltaiche contengono piccole celle quadrate che hanno una dimensione media di quattro pollici. Le singole celle generano pochissima energia, quindi i pannelli solari sul tetto di solito vengono in gruppi di celle fotovoltaiche chiamate moduli che vengono poi racchiusi in plastica o vetro per proteggerli dagli elementi atmosferici. Di seguito sono riportati i tre tipi fondamentali di celle solari utilizzate nei pannelli solari sul tetto.
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Celle a cristallo singolo: Questi tipi di celle solari sono realizzati in lunghi cilindri e vengono tagliati in wafer esagonali o rotondi. Questo tipo di cella solare produce celle ad alta efficienza, rendendole più costose rispetto agli altri tipi di celle fotovoltaiche. Installarli può aumentare l’efficienza delle vostre case per ben il 30%. Questo tipo di cella solare comprende il 29% del mercato globale.
Celle policristalline: queste sono fatte da silicio fuso che sono colate in lingotti poi tagliate in piccoli quadrati. Il costo di produzione di questa cella solare è inferiore, ma l’efficienza è anche inferiore alle celle monocristalline di ben il 15%. Poiché i quadrati sono piccoli, possono essere imballati strettamente insieme abbastanza facilmente per aumentare la produzione di energia
Silicio amorfo: Con questo tipo di cella solare, il silicio viene spruzzato sulla superficie di vetro o metallo in film sottili, quindi la produzione di tali celle solari sono il meno costoso di tutti e tre. Poi di nuovo, si traduce in un’efficienza molto bassa di circa il 5%.
Requisiti dei pannelli solari sul tetto
I pannelli solari sul tetto non sono influenzati dagli elementi atmosferici come la temperatura dell’aria e la copertura nevosa. Tuttavia, ci sono due requisiti di cui le celle fotovoltaiche hanno bisogno per sfruttare in modo efficiente l’energia del sole. Un pannello solare sul tetto deve avere un accesso libero ai raggi del sole per sfruttare efficacemente l’energia del sole. Quindi, qualsiasi presenza di ombra può ridurre l’uscita delle celle del pannello solare. Assicurati di posizionarlo sul lato est del tetto. Non dovrebbe essere vicino a strutture alte che potrebbero produrre ombre mentre il sole si muove durante il giorno.
Un altro requisito quando si installano pannelli solari sul tetto è la dimensione. La dimensione dell’impianto fotovoltaico dipende dalle dimensioni del tetto, dalla quantità di energia che si desidera generare e da quanto si è disposti a spendere.