Come funziona l’energia solare?

Da 4,57 miliardi di anni il Sole ci regala energia, agendo come un gigantesco reattore nucleare, trasformando l’idrogeno in elio e rilasciando in questo passaggio quell’energia luminosa che ha permesso la vita.

Si stima che in un’ora la nostra stella emetta un numero sufficiente di fotoni (i pacchetti di energia prodotti dalla fusione nucleare) da generare abbastanza energia solare per soddisfare teoricamente il fabbisogno energetico globale per un intero anno.

Eppure, solo nell’ultimo secolo abbiamo compreso come sfruttare questo immenso potenziale per produrre l’energia che ci serve, senza arrecare danni al nostro pianeta.

Ma non solo: un rapporto del 2017 dell'International Energy Agency mostra che il solare è diventato la fonte di energia a più rapida crescita al mondo. Secondo le stime, nei prossimi cinque anni il solare fotovoltaico rappresenterà la più grande aggiunta annuale di capacità per le energie rinnovabili, ben al di sopra anche di eolico e idroelettrico.

Come funzionano i pannelli fotovoltaici?

Si chiamano “pannelli fotovoltaici” perché sfruttano il cosiddetto effetto fotovoltaico, osservato per la prima volta da Alexandre Edmond Becquerel nel 1839. Si tratta di una sottocategoria dell’effetto fotoelettrico, quello che valse ad Einstein il premio Nobel per la fisica nel 1921. In sostanza, quando una radiazione elettromagnetica come la luce, investe un materiale semiconduttore come il silicio, di cui sono fatte le celle fotovoltaiche, può, in certe condizioni, cedere energia agli elettroni più esterni degli atomi del materiale. Se l'energia ceduta è sufficiente, l'elettrone risulta libero di allontanarsi dall'atomo di origine, passando dalla banda di valenza di un materiale alla banda di conduzione.

L’elettricità così generata viene trasmessa all’inverter, che converte la corrente continua in alternata, cioè l’elettricità che ci serve in casa. L’energia elettrica in forma di corrente alternata arriva direttamente al quadro elettrico generale della casa, pronta per essere utilizzata da tutta la famiglia. E tutto questo senza aver generato inquinamento.

Come è fatta una cella fotovoltaica?

I pannelli solari fotovoltaici sono costituiti da molte celle fotovoltaiche di silicio, costruite con uno strato positivo e uno negativo, che insieme creano un campo elettrico, proprio come in una batteria.

Per raggiungere elevate prestazioni, il silicio da solo non basta: per ottimizzare il rendimento finale sono fondamentali, infatti, i materiali sui quali poggiano le celle e che le uniscono le une alle altre. Spesso, alcune celle hanno un reticolato in pasta metallica nella parte anteriore che riduce il loro rendimento dal momento che il metallo riflette la luce, anziché incamerarla, e si corrode. Inoltre, se il retro della cella contiene altra pasta metallica, la cella può rompersi e perdere potenza se esposta a variazioni di temperatura.

Studiando queste problematiche, noi di SunPower abbiamo brevettato una tecnologia differente. La nostra cella Maxeon^®, grazie alla solida base in rame, garantisce maggiore affidabilità e resistenza, una tecnologia che ci è valsa il record mondiale di efficienza energetica1 Green, M. A., et. al. “Solar Cell Efficiency Tables (version 48)” (Tabelle di efficienza delle celle fotovoltaiche, versione 48), Progress in Photovoltaics, 2016. .

La parte anteriore delle nostre celle, come si vede nel video, è priva di reticolato metallico, in modo da assorbire più energia, oltre ad avere una solida base in rame che garantisce una resistenza incredibile e rende la cella immune alla corrosione. Il risultato è che i pannelli fotovoltaici SunPower, rispetto ai pannelli convenzionali, producono fino al 70% di energia per Watt nominale in più a parità di superficie nell’arco dei primi 25 anni2 SunPower 360W confrontato con pannello convenzionale (260W, efficienza 16%, circa 1,6 m2) .

Anche le connessioni fra una cella e l’altra sono un elemento importantissimo: sono spesso sottili e deboli, e basta la rottura di una sola di queste linee per guastare l’intera serie di celle. La nostra soluzione è offrire nell’impianto connessioni più solide e resistenti con un sistema di compensazione della tensione incorporato che evita i fenomeni di espansione e contrazione della cella dovute agli sbalzi di temperatura.

E poi c’è la Bellezza.

Infine, l’eleganza dei pannelli SunPower^® Signature Black, dal caratteristico profilo nero senza alcuna linea metallica a vista, resta ancora insuperata.

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