Cellule fotovoltaiche

CELLULE FOTOVOLTAICHE

Dispositivi in grado di generare una forza elettromotrice se eccitati da una radiazione luminosa; sono pertanto delle pile. Il loro funzionamento è sostanzialmente basato sull'effetto fotovoltaico, cioè sul prodursi di una differenza di potenziale nella zona di contatto (detta anche strato di sbarramento, da cui l'altro nome di c. a strato di sbarramento) tra due semiconduttori di tipo differente (giunzione n-p), o tra un semiconduttore e un metallo, allorquando tale giunzione venga investita da un fascio luminoso. Sono usati molti tipi di queste c. che nel loro insieme sono sensibili alla luce di tutto il campo visibile, dall'infrarosso all'ultravioletto. Molto usate nelle applicazioni pratiche sono le c. a silicio, le c. a selenio, le c. a ossido di rame. Le c. a silicio sono costituite sostanzialmente da una lastrina di silicio che è un semiconduttore di tipo p in superficie e di tipo n all'interno. Le c. a selenio sono costituite da una lamina di selenio sulla quale è depositato uno strato sottilissimo e trasparente di argento o di alluminio. Le c. a ossido di rame sono costituite da due elementi a contatto, rispettivamente di ossido e ossidulo di rame. Tra le c. il cui elemento base è un semiconduttore vi sono le c. a solfuro di piombo (PbS), le c. a seleniuro di piombo (PbSe), le c. ad antimoniuro di stagno (SnSb) e le c. a solfuro di cadmio (CdS). Nelle c. a semiconduttore l'incidenza della radiazione sulla giunzione libera elettroni e buche elettroniche: si ha così un campo elettrico che fa fluire una corrente in un circuito esterno, senza necessità di batterie. In generale, la tensione prodotta dipende dalla naturadegli elementi a contatto, dalla lunghezza d'onda e dall'intensità della radiazione incidente. A circuito chiuso l'intensità della corrente erogata dipende dall'area della giunzione oltreché, naturalmente, dalla resistenza elettrica del circuito. Le c. fotovoltaiche sono individuate dalla caratteristica di illuminamento, grafico dell'intensità di corrente in funzione del flusso luminoso incidente sulla giunzione; essa dipende fortemente dalla resistenza del circuito ed è lineare solo per bassi valori della resistenza. Sono usate negli impianti di allarme, come esposimetri in cinematografia, come rivelatori di particelle in fisica nucleare, nelle batterie solari dei satelliti artificiali. Particolarmente importante è l'applicazione nei fotodiodi e nei fototransistori.