movimento degli elettroni e quindi la formazione di una differenza di potenziale tra le due facce della cella esposta alla radiazione luminosa. Se poi le due facce vengono collegate ai due morsetti di un utilizzatore si ha il  passaggio di corrente elettrica. La cella fotovoltaica esposta alla radiazione solare si comporta come un generatore di corrente con una curva caratteristica tensione/corrente che dipende fondamentalmente dalla intensità della radiazione solare, dalla temperatura e dalla superficie. Essa è generalmente di forma quadrata con superficie di circa a 100 cm2 che si comporta come una minuscola batteria, producendo, nelle condizioni di soleggiamento tipiche italiane, una corrente di 3 A (Ampère) con una tensione di 0.5 V (Volt), quindi una potenza di 1.5 W (Watt). Un modulo fotovoltaico è costituito da un insieme di celle fotovoltaiche collegate tra loro in modo da fornire una potenza elettrica (per modulo) mediamente compresa tra i 50 e i 230 W. Per aumentare la potenza elettrica è necessario collegare più moduli: più moduli formano un pannello e, analogamente, più pannelli formano una stringa. I moduli fotovoltaici convertono l’energia luminosa in energia elettrica a corrente continua in "tempo reale", cioè la produzione di energia elettrica è contemporanea alla captazione dell’energia solare.

Elementi che costituiscono un generatore fotovoltaico.

La quantità di energia che la cella è in grado di trasformare dipende dal tipo di silicio o, ancor meglio, dal processo utilizzato per produrlo. A seconda dei loro processi di produzione, si distinguono i seguenti tipi di celle fotovoltaiche:

• Celle Monocristalline: Sono le celle più pregiate, che offrono le prestazioni migliori (rendimento fino al 16%). Il silicio a cristallo singolo, o monocristallino, è ottenuto da un processo detto di melting a partire da cristalli di silicio di elevata purezza che, una volta fusi, vengono fatti solidificare a contatto con un seme di cristallo. Il processo di raffreddamento porta alla formazione di un lingotto cilindrico formato da un solo cristallo del diametro di 13 – 20 cm e con una lunghezza che può raggiungere i 200 cm. Il lingotto viene poi tagliato in lame sottili utilizzando seghe a filo ad alta precisione. Questo tipo di cella è però molto costosa a causa del complicato processo di produzione. Le celle di tipo monocristallino sono caratterizzate usualmente da un'omogenea colorazione blu.

• Celle Policristalline: Il wafer di multicristallo si ottiene dalla fusione e successiva ricristallizzazione del silicio di scarto dell’industria elettronica. La ricristallizzazione non avviene in maniera ordinata come accade per il silicio monocristallino, poiché dal bagno fuso si originano più cristalli che crescono contemporaneamente, fino a formare un “pane“ che verrà poi tagliato in forma di parallelepipedo. L’accrescimento è più veloce di quello del silicio monocristallino e richiede anche meno energia. Per tale ragione il costo dei pannelli realizzati in silicio policristallino è inferiore a quello dei pannelli in monocristallo, al prezzo però di un minor rendimento a parità di superficie(10 - 12%). Questo tipo di celle è riconoscibile da un disegno più frastagliato (a causa dei vari cristalli contenuti).

• Celle Amorfe: vengono prodotte mediante deposizione catodica di atomi di silicio su una piastra di vetro. Questo tipo di cella ha il rendimento minore (ca. 4 - 8%), ma si adatta anche al caso di irraggiamento diffuso (cielo coperto, ecc.). Le celle così prodotte sono riconoscibili da un caratteristico colore scuro, inoltre sono realizzabili in qualsiasi forma geometrica (sono realizzabili forme circolari, ottagonali, irregolari, e persino convesse).

Tipologie di celle fotovoltaiche:
1) celle monocristalline, 2) celle poli(multi-)cristalline, 3) celle amorfe.

 

Efficienza di conversione dei moduli per diverse tipologie di pannelli.