Nel campo delle energie rinnovabili, i sistemi fotovoltaici (PV) a film sottile sono emersi come una tecnologia promettente, offrendo un approccio versatile e scalabile alla generazione di elettricità solare. A differenza dei tradizionali pannelli solari a base di silicio, i sistemi fotovoltaici a film sottile utilizzano un sottile strato di materiale semiconduttore depositato su un substrato flessibile, che li rende leggeri, flessibili e adattabili a varie applicazioni. Questo post del blog approfondisce i fondamenti dei sistemi fotovoltaici a film sottile, esplorandone i componenti, il funzionamento e i vantaggi che apportano al panorama delle energie rinnovabili.
Componenti dei sistemi fotovoltaici a film sottile
Strato fotoattivo: il cuore di un sistema fotovoltaico a film sottile è lo strato fotoattivo, tipicamente costituito da materiali come tellururo di cadmio (CdTe), seleniuro di rame indio gallio (CIGS) o silicio amorfo (a-Si). Questo strato assorbe la luce solare e la converte in energia elettrica.
Substrato: lo strato fotoattivo viene depositato su un substrato, che fornisce supporto strutturale e flessibilità. I materiali di substrato comuni includono fogli di vetro, plastica o metallo.
Incapsulamento: per proteggere lo strato fotoattivo da fattori ambientali come umidità e ossigeno, viene incapsulato tra due strati protettivi, generalmente costituiti da polimeri o vetro.
Elettrodi: contatti elettrici, o elettrodi, vengono applicati per raccogliere l'elettricità generata dallo strato fotoattivo.
Scatola di confluenza: la scatola di confluenza funge da punto di giunzione centrale, collegando i singoli moduli solari e instradando l'elettricità generata a un inverter.
Inverter: L'inverter converte l'elettricità in corrente continua (CC) prodotta dall'impianto fotovoltaico in elettricità in corrente alternata (CA), compatibile con la rete elettrica e con la maggior parte degli elettrodomestici.
Funzionamento di sistemi fotovoltaici a film sottile
Assorbimento della luce solare: quando la luce solare colpisce lo strato fotoattivo, i fotoni (pacchetti di energia luminosa) vengono assorbiti.
Eccitazione degli elettroni: i fotoni assorbiti eccitano gli elettroni nel materiale fotoattivo, facendoli saltare da uno stato energetico inferiore a uno stato energetico superiore.
Separazione della carica: questa eccitazione crea uno squilibrio di carica, con l'accumulo di elettroni in eccesso da un lato e le lacune elettroniche (assenza di elettroni) dall'altro.
Flusso di corrente elettrica: i campi elettrici incorporati nel materiale fotoattivo guidano gli elettroni e le lacune separati verso gli elettrodi, generando una corrente elettrica.
Vantaggi dei sistemi fotovoltaici a film sottile
Leggeri e flessibili: i sistemi fotovoltaici a film sottile sono significativamente più leggeri e più flessibili rispetto ai tradizionali pannelli in silicio, rendendoli adatti a varie applicazioni, tra cui tetti, facciate di edifici e soluzioni di alimentazione portatile.
Prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione: i sistemi fotovoltaici a film sottile tendono a funzionare meglio in condizioni di scarsa illuminazione rispetto ai pannelli in silicio, generando elettricità anche nelle giornate nuvolose.
Scalabilità: il processo di produzione dei sistemi fotovoltaici a film sottile è più scalabile e adattabile alla produzione di massa, riducendo potenzialmente i costi.
Diversità di materiali: la varietà di materiali semiconduttori utilizzati nei sistemi fotovoltaici a film sottile offre il potenziale per ulteriori miglioramenti dell’efficienza e riduzioni dei costi.
Conclusione
I sistemi fotovoltaici a film sottile hanno rivoluzionato il panorama dell’energia solare, offrendo un percorso promettente verso un futuro energetico sostenibile e rinnovabile. La loro natura leggera, flessibile e adattabile, unita al potenziale di riduzione dei costi e prestazioni migliorate in condizioni di scarsa illuminazione, li rende una scelta convincente per un'ampia gamma di applicazioni. Mentre la ricerca e lo sviluppo continuano, i sistemi fotovoltaici a film sottile sono pronti a svolgere un ruolo sempre più significativo nel soddisfare il nostro fabbisogno energetico globale in modo sostenibile e responsabile dal punto di vista ambientale.
Orario di pubblicazione: 25 giugno 2024