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Discussione: 5d La cella fotovoltaica

  1. #1
    TUTOR

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    Che cos'è una cella fotovoltaica/solare?...
    Beh sostanzialmnete è un diodo.

    Ci sono particolari diodi che sono in grado di convertire la corrente che li attraversa/energia in luce, ovvero i LED.

    La cella solare fa esattamente l'opposto, ovvero converte la luce in energia. (E fin qui molti lo avevano già capito..)

    Il materiale principale, a differenza del LED, è principalmente il silicio. Ma come si ottiene questo artificio?
    Beh in realtà non bisogna far molto in quanto questo fenomeno esiste già su tutti i dispositivi semiconduttori, LED compresi. Infatti quest'ultimo è un dispositivo "reversibile" , cioè se provate ad esporlo ad una fonte di luce, rileverete tensione/corrente (se chiudete il circuito) ai capi (sopratutto quelli rossi).

    Lo stesso succede ad esempio per i transistor: basta "scoperchiare" un transistor di potenza in contenitore TO3 per ottenere una mini cella solare... oppure prendere una EEPROM ai raggi UV (con la finestrella) e.. andar a cercare con un tester tra i piedini quelli che "offrono di più"...

    Per la costruzione delle celle si è trattato quindi di esaltare (magari con opportuno drogaggio) questa caratteristica.
    Quindi la cella è un "diodone" (tutta la cella è una "pataccona" di silicio) e costruita in modo da poterne esporre la giunzione alla luce.

    Quando ciò avviene ai capi della cella otteniamo una tensione e, se richiudiamo il circuito, una corrente quindi dell'energia.
    L'anodo è il positivo, il catodo il negativo. Richiudendo su un carico uscirà corrente dall'anodo quindi.
    La tensione è dell'ordine di 0.5-0.6V in piena luce, ovviamente molto simile a quella di un corrispondente diodo al silicio.

    Ma ATTENZIONE dato che la cella è un diodo, quando non illuminata/non sufficientemente illuminata ritorna a fare quello che un diodo fa normalmente. Quindi se la tensione supera la Vf si ha l'entrata in conduzione del ..."diodo" e quindi passaggio e dissipazione di corrente/dissipazione (questa volta la corrente entra nell'anodo).
    Da qui si può comprendere che ad esempio collegando direttamente una cella ad una batteria, o meglio più celle in serie in modo da raggiungere la tensione di batteria, ... quando le celle sono... "in ombra" si comportaranno come diodo con Vf minore di quella vista come "generatori"... pertanto la batteria, a tensione maggiore della serie di ..."diodi"... si scaricherà su di essi, dal momento che "l'anodo" della serie risulta collegato al suo positivo... quindi in modo "giusto" per far passare/uscire corrente dalla bat!.

    Uno dei sistemi più usati/semplici per ovviare a ciò consiste nell'interporre tra pannello (serie di più celle elementari) e batteria ipotetica un .... "diodo" vero e proprio... in modo che la corrente possa fluire dal pannello alla bat e non viceversa.

    Dal momento che il diodo aggiuntivo introduce un a.. caduta (perdita) di tensione pari alla sua Vf... e dato che questa è grosso modo simile alla tensione prodotta da una cella, l'ipotetico pannello dovrà avere una cella "in più" per compensare (l'obolo...). La cosa è più pesante tanto più bassa è la tensione del pannello/sistema (per esempi su 6V rappresenta circa il 10%... di spreco, mentre su un sistema a 24V è pochi punti percentuali)

    Si può intuire che per analogo motivo due ipotetici pannelli simili posti in parallelo possono trovarsi nella condizione in cui uno è in ombra e l'altro no... portando a simile risultato (quello in ombra "scarica" quello in luce)
    Quindi un parallelaggio sarebbe meglio farlo "dopo" i diodi (uno x pannello).

    Stesso ragionamento può però essere fatto all'interno di una cella parzialmente in ombra... in quanto è come se fosse costituita da svariate celle/diodi elementari posti in parallelo. In questo caso la parte in ombra "shunta" (cortocircuita ) quella il luce, provocando una drastica caduta della potenza generata.
    A seconda della tecnologia adottata (mono, policristallino, amorfo, ecc.) questa caratteristica "negativa" è + o meno accentuata.
    Ci sono poi anche "regole" costruttive/di assemblaggio... per esempio due pannelli + piccoli (come superficie delle celle , non come numero) possono essere parallelati (dopo i diodi).. ed esposti in zone diverse (anche distani) per ovviare a ombre ad esempio dovute a pali, ciminiere, alberi, ecc.
    ...
    Ultima modifica di gattmes; 11-02-2010 a 14:06

  2. #2

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    Esatto, quanto hai trattato riguarda le problematiche di mismatching nei sistemi fotovoltaici, ma con opportune connessioni ai vari livelli e i diodi di blocco che si oppongono all'inversione del flusso di energia possono essere ridotti ai minimi termni!! ^_^

    Edited by kyuuby_no_yoko - 18/9/2007, 23:42

  3. #3
    TUTOR

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    ..che rappresentano soluzioni salomoniche che.. come da parola.. sono quasi sempre il miglior compromesso.

    Ovviamente esistono modi tecnici per far diversamente..
    ...o anche per sostituire il classico diodo con uno più "ideale" (spesso detto "diodo attivo").. ma sono soluzioni più esoteriche, molto poco commerciali.. (e non alla portata di tutti circa il campo fai-da-te)

    Fare si puo'!..... Volerlo dipende da te.

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