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Linea 13: Linea 13:
  
 Le celle sono composte da: Le celle sono composte da:
-  * un materiale semiconduttore - in genere silicio - drogato in modo da formare una giunzione PN+  * un materiale semiconduttore - in genere silicio - drogato in modo da formare una giunzione PN (la parte superiore è il - ed è la zona drogata N)
   * una griglia di alluminio sulla faccia esposta alla luce e uno strato di materiale conduttore sul retro, che costituiscono i contatti elettrici + e -   * una griglia di alluminio sulla faccia esposta alla luce e uno strato di materiale conduttore sul retro, che costituiscono i contatti elettrici + e -
   * uno o più strati di protezione, in plastica e/o vetro, con determinate proprietà elettriche (isolanti), meccaniche e termiche   * uno o più strati di protezione, in plastica e/o vetro, con determinate proprietà elettriche (isolanti), meccaniche e termiche
Linea 27: Linea 27:
 La figura seguente mostra la caratteristica tensione corrente di una giunzione PN non esposta alla luce e una colpita da una radiazione luminosa. L'effetto della radiazione è quello di spostare la caratteristica permettendo il funzionamento da generatore (zona in grigio).  La figura seguente mostra la caratteristica tensione corrente di una giunzione PN non esposta alla luce e una colpita da una radiazione luminosa. L'effetto della radiazione è quello di spostare la caratteristica permettendo il funzionamento da generatore (zona in grigio). 
  
-{{::fotodiodo.png|caratteristica della giunzione PN con e senza radiazione luminosa}}+{{:fotodiodo.png|caratteristica della giunzione PN con e senza radiazione luminosa}}
  
 +===== Caratteristica tensione-corrente =====
  
-FIMXE+La caratteristica tensione-corrente descrive il comportamento di una singola cella o di un modulo fotovoltaico. La curva riportata riprende a quella della giunzione PN nel quarto quadrante ribaltata per tenere conto del funzionamento da generatore. La caratteristica è una curva contiene tutti i possibili punti di funzionamento compresi tra due estremi, quello in cortocircuito - con tensione zero e corrente massima - e quello a vuoto, cioè senza carico, con corrente zero e tensione massima.
  
-  * caratteristica cella e irraggiamento (sezione+{{:cellapv.png|caratteristica di una cella fotovoltaica}} 
-  * caratteristica modulo + 
-  * dati modulo+Il valore della tensione a vuoto di una cella è più o meno costante mentre quello della corrente di cortocircuito dipende dalla superficie della cella dall'intensità della radiazione luminosa che colpisce la cella (nel grafico sopra sono riportate due curve corrispondenti a una radiazione luminosa di 500 Watt per metro quadrato 1000 Watt per metro quadrato).  
 + 
 +Collegando più celle in serie si ottiene un modulo in grado generare valori di tensione più elevati per ottenere una caratteristica come quella nella figura seguente. 
 + 
 +{{::modulopv.png|Caratteristica di un modulo costituito da più celle in serie}} 
 + 
 +Allo stesso modo è possibile collegare più moduli in parallelo per ottenere valori più elevati di corrente. In definitiva assemblando opportunamente un modulo (o un pannello) è possibile ottenere una caratteristica con i valori di corrente di cortocircuito e tensione a vuoto desiderati. Bisogna però considerare che: 
 +  * il valore della tensione a vuoto cala all'aumentare della temperatura 
 +  * la corrente di cortocircuito è direttamente proporzionale all'irraggiamento, cioè dalla quantità di luce che colpisce la cella 
 + 
 +Per questo motivo solitamente si fa riferimento alla caratteristica del pannello in condizioni standard, cioè alla temperatura di 25°C con un irraggiamento di 1000 W/m<sup>2</sup>. I costruttori dichiarano le caratteristiche del pannello alle condizioni standard indicando: 
 +  * la potenza di picco Wp, cioè la potenza massima a 25°C e 1000 W/m<sup>2</sup> 
 +  * la tensione alla massima potenza V<sub>p</sub> 
 +  * la corrente alla massima potenza I<sub>p</sub> 
 + 
 +{{::targa-paannello.jpeg?400|targa di un pannello da 2,5Wp}} 
 + 
 +La variabile principale, nelle normali condizioni di utilizzo, è l'irraggiamento. Questo dipende da: 
 +  * condizioni atmosferiche (peggiora con cielo nuvoloso, umidità, inquinamento
 +  * latitudine (vicino all'equatore è maggiore) 
 +  * periodo dell'anno (e naturalmente ora della giornata) 
 +  * condizioni di installazione e posizionamento (le condizioni migliori in Italia si hanno con inclinazione di 30° e orientamento verso sud) 
 + 
 +===== Tecnologie principali ===== 
 + 
 +Le principali tecnologie utilizzate per realizzare moduli fotovoltaici sono: 
 +  * silicio monocristallino (scuro) 
 +  * silicio policristallino (più chiaro) 
 +  * film (silicio amorfo) 
 + 
 +I pannelli a silicio monocristallino sono i più costosi ma hanno un'efficienza molto alta (il rendimento nella conversione da energia luminosa a energia elettrica è intorno al 20%). Quelli a silicio policristallino sono più economici ma presentano un rendimento inferiore. La tecnologia a film ha una bassa efficienza ma è molto economica e permette di realizzare superfici flessibili di materiale fotovoltaico per installazioni particolari (ad esempio su tegole). 
 + 
 +===== Utilizzo dei pannelli fotovoltaici ===== 
 + 
 +Osservando la caratteristica di un modulo fotovoltaico possiamo distinguere tre tratti: 
 +  * un tratto orizzontale, dove il comportamento è da generatore di corrente 
 +  * un tratto verticale, dove il comportamento è da generatore di tensione 
 +  * il ginocchio, dove il funzionamento è a potenza costante 
 + 
 +Per sfruttare al meglio il pannello conviene lavorare nel tratto a potenza costante, in modo da convertire la massima quantità possibile di energia luminosa in energia elettrica. Per far questo la soluzione più semplice è quella di collegare al pannello una batteria con tensione pari a V<sub>p</sub>, cioè alla tensione V<sub>p</sub>, cioè alla tensione che corrisponde alla potenza di picco del pannello (**NB** tra i due va sempre posto un diodo che impedisca la circolazione di corrente dalla batteria verso il pannello).  
 + 
 +===== Navigazione ===== 
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