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Riflessioni fotovoltaiche

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  • Riflessioni fotovoltaiche

    E' un po' di tempo che mi frulla un pensiero per la testa, credo che l'effetto fotovoltaico, cioè la possibilità di ricavare elettricità direttamente dalla luce solare, sia sfruttato nel modo errato a causa della convenzione sul verso della corrente elettrica.
    In sostanza, un tempo si pensava che fossero le cariche positive a spostarsi all'interno della materia, poi i fisici hanno scoperto che invece erano gli elettroni ad essere liberi di muoversi nei conduttori dando origine alla corrente elettrica. Credo che questa convenzione, ancora oggi mantenuta, sia all'origine di uno dei più colossali abbagli scientifici di tutti i tempi.
    Mi spiego meglio.
    Allo stato attuale della tecnica, il fotone (il componente elementare della luce) attraversa il silicio drogato di tipo N, cioè ricco di elettroni, supera la giunzione, entra in collisione con un elettrone nel silicio drogato di tipo P, cioè ********** di elettroni, l'elettrone colpito da questo fotone incrementa la sua energia, nuota contro corrente come un salmone, supera la barriera di potenziale della giunzione, per poi arricchire il silicio drogato di tipo N con un ulteriore elettrone. Da qui lo squilibrio che lo porterebbe a tornare al suo posto nel silicio drogato di tipo P quando si collega a quello drogato di tipo N, mediante un conduttore elettrico.
    Questo in modo molto "agricolo" è come funziona una cella fotovoltaica nela realtà, un tempo si pensava che i fotoni spingessero le cariche positive dalla zona N alla zona P. Oggi invece si sa che gli elettroni nuotano contro un'abbondante corrente di fotoni, prima di riuscire a passare nella zona della cella di silicio drogata di tipo N.
    Credo che il misero rendimento di una cella fotovoltaica dipenda soprattutto da questo fenomeno, che equipara gli elettroni a quei disperati dei salmoni, che si inerpicano contro corrente fino alla sorgente, dove sfidano cascate, orsi famelici e dove poi sfibrati ed esausti si spengono.
    Se si capovolgesse la cella, cioè si esponesse il lato drogato di tipo P alla radiazione solare, gli elettroni verrebbero spinti in modo pressochè naturale nell'altra zona della cella, quella drogata di tipo N.
    Per quanti di voi a questo punto diranno:" se fosse così semplice lo avrrebbero già fatto", rispondo con una meravilgiosa storiella che spiega in modo disarmante il meccanismo delle credenze.
    Venne il giorno in cui una coppia di sposi festeggiarono il proprio anniversario di matrimonio, la mogliettina passò l'intero giorno in cucina a preparare il tacchino, la sera quando lo sposo tornò a casa si ritrovò in tavola il suo piatto preferito.
    Alla fine della cena tutto compiaciuto il marito si complimento con la moglie e poi gli chiese:" Cara perchè il tacchino lo cucini senza ali?" e la moglie colta alla sprovvista rispose di getto:" perchè é così che mi ha insegnato mia madre, infatti il tacchino è molto buono".
    Il marito non insistette e la moglie quella sera si addormentò con l'assillo di questo dubbio.
    L'indomani, dopo che il marito uscì per recarsi al lavoro, la mogliettina chiamo la madre per interrogarla, ma questa rispose che la nonna così le aveva insegnato.
    La cosa man mano che passava il tempo diveniva sempre più intrigante, tanto che il giorno stesso venne rintracciata la nonna ed interrogata.
    La nonna all'altro capo del telefono, dopo aver ascoltato il quesito, cioè per quale motivo il tacchino senza ali era così buono, scoppiò in una sonora risata!
    La nonna non cucinava il tacchino senza ali perchè così sarebbe risultato più buono ai commensali, ma solo perchè tutto intero nel forno non entrava ed allora per farcelo stare lo privava delle ali.
    Ho davvero paura che ci ritroviamo a guidare una Ferrari solo con la retromarcia per il semplice fatto che si sia data per scontata, una pratica che in realtà andrebbe corretta.
    Cosa ne pensate?

  • #2
    Io sono vegetariano .......
    Non hai una storia con le verdure?
    Gazebo fv 6.44kwp 28 pannelli Anaf 230 ibridi - inverter Solar Edge Se6000- 8.17 kwp pannelli Zn-Shine poli 240 - 2 inverter SolarEdge Se4000 - semintegrato su tetto piano .

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    • #3
      Per quanto io ne sappia, la cella fotovoltaica funziona a causa dei fotoni incidenti che rendono la regione p (quella non esposta alla luce) più positiva della regione n.

      Se non c'è luce, a temperatura ambiente, gli elettroni tendono a diffondersi nella regione p per effetto dei moti disordinati di natura termica. Nei pressi della giunzione si avrà un sottile strato n caricato positivamente (mancando di elettroni) ed uno di tipo p caricato negativamente. Questo doppio strato crea un campo elettrico che blocca l'ulteriore passaggio di cariche negative (elettroni) e si raggiunge uno stato di equilibrio.

      L'esposizione della cella alla luce aumenta l'effetto di separazione delle cariche (a causa dell'energia dei fotoni ceduta agli atomi) proprio nello strato di giunzione.
      L'energia è tale che una parte consistente di elettroni dallo strato di giunzione salta nello strato n. Se colleghiamo elettricamente i due lati della cella avremo una corrente di elettroni che si sposterà dal lato n a quello p. Se invece non li collegassimo, le cariche lentamente verrebbero riassorbite dalla cella. L'effetto fotovoltaico, chiaramente, si esaurisce mancando l'effetto della luce.

      Rispondendo alla tua domanda, non ci dovrebbe essere differenza nell'esporre lo strato p invece di quello n. Il motivo è che lo strato n (drogato con la diffusione di atomi donatori di elettroni es: fosforo, arsenico) è molto più sottile di quello p (drogato con boro, gallio, indio), quindi esponendo alla luce questo lato ci sarebbe una più grossa parte di energia assorbita dalla cella senza la produzione di effetto fotovoltaico (es. un vetro più spesso lascia attraversare meno luce di quello sottile).

      Inserisco uno schema per aiutare la comprensione

      Senza luce NNNNPPNNPPPPPPPPPPPP
      Con la luce (prima) F --> NNNNPPNNPPPPPPPPPPP (dopo) NNNNNPNPPPPPPPPPPPP
      Dopo il riassorbimento dell'elettrone NNNNPPNNPPPPPPPPPPPP
      Ultima modifica di pico61; 29-08-2010, 17:46.

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      • #4
        Originariamente inviato da CostruttoriRinnovabili Visualizza il messaggio
        Per quanti di voi a questo punto diranno:" se fosse così semplice lo avrrebbero già fatto", rispondo con una meravilgiosa storiella che spiega in modo disarmante il meccanismo delle credenze.
        I pannelli fv non sono tacchini, ci sono centri di ricerca, università e industrie che studiano l'argomento da qualche decennio...credo fosse plausibile ritenere che qualcuno si fosse già chiesto "ma le metto in su o in giù?".........

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