Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

27
Fotovoltaico: etimologia “photo” dal Greco “φῶς ” (Luce) + voltelettricità dalla luce”.

Transcript of Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

Page 1: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

Fotovoltaico: etimologia

“photo” dal Greco “φῶς ” (Luce)

+

“volt”

“elettricità dalla luce”.

Page 2: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

2With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Fotovoltaico: cos’è

È la tecnologia che permette di produrre energia elettrica mediante la conversione diretta della luce del sole senza l’uso di

combustibili e senza parti meccaniche in movimento.

Page 3: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

3With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Fotovoltaico: limite• Il fotovoltaico non può sostituire al 100% la

produzione di energia elettrica necessaria perché la fonte che l’alimenta non è continua 24 ore su 24

• Può contribuire a limitare produzione tradizionale di energia elettrica

Page 4: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

4With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Fotovoltaico: ecologico

La produzione di energia col FV non produce inquinamento (nel luogo di

installazione!)

Page 5: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

5With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Tecnologia

Page 6: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

6With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Tecnologia• Il silicio è il materiale più utilizzato per la

produzione di celle fotovoltaiche • oltre il 90% dei moduli in commercio sono in

silicio• Subito dopo l’ossigeno, è l’elemento più

abbondante sulla terra • Non esiste in forma pura ma solo sotto forma di

Ossido di Silicio (SiO2) o altri composti (sabbia, quarzo, argilla)

Page 7: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

7With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Silicio di grado solare• grado di purezza stabilito deve essere 99,9999%

• Il silicio viene prima estratto dalle miniere e poi viene

reso puro attraverso diversi processi chimici.

Nell’industria fotovoltaica viene utilizzato nella sua forma • cristallina (mono e poli) con atomi di Si ordinati in

maniera regolare• amorfa con atomi di Si distribuiti in maniera casuale

(come il vetro)

Page 8: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

8With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Page 9: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

9With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Processo per ottenere il silicio

1. Estrazione del silicio “metallurgico”:  SiO2 + C = Si + CO2 (1800°C)

2. Purificazione: • Produzione di triclorosilano Si + 3HCl = SiHCl3

+H2 • Distillazione multipla del SiHCl • Deposizione del silicio puro SiHCl3 +H2 = Si +

3HCl, (1350°C) - processo Siemens  Il risultato finale sono barre di silicio policristallino, dalle quali

si ottengono con procedimenti meccanici le celle.Questa fase ha un rendimento piuttosto basso (spreco di

materiale anche del 50%).

Page 10: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

10With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

•Per ottenere il silicio monocristallino, il più efficiente, occorre un ulteriore processo ad alta temperatura che prende il nome dal suo scopritore, Czochralski.

•L’insieme delle varie fasi descritte, richiede un considerevole apporto energetico, che ne giustifica, solo in parte, il costo.

•Si capisce come mai i moduli realizzati con celle a silicio policristallino siano generalmente più economici rispetto a quelli realizzati con silicio monocristallino.

•Il motivo per cui il silicio monocristallino ha un rendimento più alto del policristallino sta nel fatto che quest' ultimo, data la sua struttura più irregolare, tende a dissipare più energia

Page 11: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

11With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Il lingotto di silicio •diametro di circa 20 cm•alto circa un metro •pesa da 70 a 75 kg una volta raffreddato, viene tagliata la testa e la coda quindi vengono sagomati e tagliati a fette “wafer”che sono la base per le celle finite.

Page 12: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

12With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Celle in silicio policristallino

•Nel processo produttivo il silicio policristallino viene versato in blocchi che hanno una forma quadra.

•I blocchi raffreddati vengono tagliati in lingotti e quindi sezionati in wafer da 230μm/350μm.

•Durante la fase di solidificazione, i cristalli si dispongono in modo casuale ed è per questo che la superficie presenta i caratteristici riflessi cangianti.

•Il silicio policristallino ha una grana più grossa del silicio monocristallino.

Page 13: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

13With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Celle in silicio monocristallino

•Con un processo produttivo più complesso, dal silicio fuso, vengono ottenuti dei lingotti cilindrici di silicio monocristallino.

•Al cilindro viene data una forma esagonale e quindi sezionato in fette sottili (wafer) da 200μm/300μm, le quali presentano un color argento lucido.

•Queste, inoltre, vengono sagomate in forme più o meno squadrate al fine di diminuire gli spazi inutilizzati ed aumentare il numero di celle ospitate dal modulo.

Page 14: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

14With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Silicio monocristallino Silicio policristallino

Page 15: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

15With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Efficienza e proiezione dei costi per le celle di I, II e III generazione

Page 16: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

16With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Page 17: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

17With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

La giunzione PN

Page 18: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

18With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Drogaggio • Quando, in un qualsiasi materiale, oltre agli atomi o

molecole di base ne esistono di estranee, ossia che non dovrebbero far parte del materiale stesso ma invece presenti, si parla genericamente di

impurità• Se invece il materiale di base è volutamente ed

artificialmente addizionato di elementi estranei, si parla di

drogaggio.

• Drogare un materiale significa quindi aggiungere volutamente delle impurità per cambiare le proprietà elettriche del materiale stesso.

Page 19: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

19With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

drogaggio PN

Page 20: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

20With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Page 21: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

21With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Giunzione PNTale giunzione è realizzata ponendo a contatto

due cristalli, uno dei quali contiene atomi trivalenti (ad es. di boro), mentre l’altro contiene atomi pentavalenti (ad es. fosforo).

Il cristallo di tipo P, contenente gli atomi trivalenti, presenta nel reticolo delle lacune, mentre quello di tipo N con gli atomi pentavalenti presenta elettroni in più.

Page 22: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

22With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Giunzione PN

Page 23: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

23With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Page 24: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

24With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Giunzione PN

All’interfaccia tra i due cristalli, gli elettroni del cristallo N si diffondono verso il cristallo P (e viceversa per le lacune), formando una regione di carica spaziale in cui mancano i portatori mobili di carica (regione di svuotamento).

Il processo si ferma quando il campo elettrico che si genera controbilancia il moto di diffusione

Page 25: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

25With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Page 26: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

26With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.

Page 27: Fotovoltaico: etimologia photo dal Greco φ ς (Luce) + volt elettricità dalla luce.

27With the support of the Lifelong Learning Programme of the European Union. This project has been funded with support from the European

Commission.