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LE CENTRALI SOLARI

Le centrali solari termiche utilizzano come principio di base quello delle centrali termiche classiche, anche in questo caso la differenza sta nel metodo in cui viene scaldata l'acqua della caldaia.
La centrale solare termica può essere formata da campi di concentratori parabolici lineari, che riscaldano il fluido all'interno di condotti, oppure da una superficie nella quale sono posti centinaia di specchi che concentrano i raggi solari in unico punto centrale (detto fuoco) nel quale si trova la caldaia.
Le centrali solari termiche consentono limitate produzioni di energia elettrica

CENTRALE SOLARE TERMICA


Le centrali solari basate su pannelli fotovoltaici convertono direttamente l’energia solare in corrente elettrica continua sfruttando l’effetto fotovoltaico delle celle che costituiscono i pannelli.
La tensione elettrica continua prodotta dai pannelli viene convertita in alternata mediante un dispositivo elettronico detto inverter prima di essere immessa nella linea trasmissiva mediante un trasformatore elevatore di tensione.


CENTRALE FOTOVOLTAICA
LA CELLA FOTOVOLTAICA
Una cella fotovoltaica è costituita da materiale semiconduttore opportunamente trattato in relazione alla struttura atomica e alla relativa conduzione di corrente elettrica


 MATERIALE ISOLANTE
Gli elettroni di valenza non si possono allontanare dall'atomo in quanto sono bloccati dalla banda di valenza (banda = stato energetico)


MATERIALE CONDUTTORE
Gli elettroni di valenza sono liberi di muoversi e il loro movimento, provocato da un campo elettrico, origina la corrente elettrica. La banda di valenza e la banda di conduzione sono sovrapposte.

 MATERIALE SEMICONDUTTORE
Gli elettroni di valenza non si possono muovere come negli isolanti, ma la differenza energetica esistente fra banda di valenza e di conduzione è piccola, pertanto gli elettroni possono passare con facilità nella banda di conduzione se ricevono energia dall'esterno.
Tale energia può essere fornita dalla luce (effetto fotoelettrico). Grazie all'effetto fotoelettrico un semiconduttore diventa conduttore, ma non generatore elettrico!

COME OTTENERE UN GENERATORE ELETTRICO
L’atomo di silicio ha 4 elettroni di valenza.
L’atomo di fosforo ha 5 elettroni di valenza.
Inserendo atomi di fosforo fra quelli di silicio si crea una struttura avente un elettrone disponibile per la conduzione. Nel silicio si crea quindi un eccesso di cariche negative (elettroni) e si dice che esso è drogato negativamente (N). L’atomo di boro ha 3 elettroni di valenza. Inserendo atomi di boro fra quelli del silicio si crea una struttura con zone in cui manca un elettrone (lacune), ossia zone con mancanza di carica negativa. Tutto avviene come se fosse presente una carica positiva. Si dice che il conduttore è drogato positivamente (P). La lacuna può essere colmata da un elettrone che si sposta da un atomo vicino formando a sua volta una lacuna. Lo spostamento di elettroni in un verso corrisponde allo spostamento di lacune nel
verso opposto. Mettendo a contatto la zona drogata positivamente con quella drogata negativamente si ottiene la cosiddetta giunzione P-N.

GIUNZIONE P-N
La regione N ha un eccesso di elettroni. La regione P ha un eccesso di lacune. Nella giunzione P-N gli elettroni si diffondono naturalmente dalla regione ad alta densità (N) a quella a bassa densità (P), creando un accumulo di carica negativa nella regione P.
Analogamente avviene per le lacune, con formazione di accumulo di lacune (cariche positive) nella regione N.
In sostanza, a ridosso della zona di giunzione si stabilisce un campo elettrico Ei  interno alla giunzione, il quale, una volta raggiunta la situazione di equilibrio, si oppone alla ulteriore naturale diffusione di cariche. Applicando dall'esterno una tensione U, la giunzione permette il passaggio della corrente in un solo senso, funzionando come un diodo.Tale situazione viene attuata dall'effetto fotovoltaico. La luce fornisce infatti agli elettroni l’energia sufficiente (fotoni) per passare dalla banda di valenza a quella di conduzione. L’elettrone, passando nella banda di conduzione, determina una lacuna. Le cariche elettriche sono messe in moto dalla differenza di potenziale presente nella giunzione P-N.

CELLA FOTOVOLTAICA


















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