Come funzionano i pannelli solari? The Science of Solar Explained.

Tutti sappiamo che i pannelli solari fotovoltaici (PV) trasformano la luce del sole in elettricità utilizzabile, ma poche persone conoscono la scienza reale dietro il processo. Questa settimana sul blog entreremo nel dettaglio della scienza dietro il solare. Può sembrare complicato, ma tutto si riduce all’effetto fotovoltaico: la capacità della materia di emettere elettroni quando viene investita dalla luce.

Prima di arrivare al livello molecolare, diamo uno sguardo di alto livello al flusso di base della generazione elettrica:

Passi fondamentali nella generazione e trasmissione di energia solare

1. La luce del sole colpisce i pannelli solari e crea un campo elettrico.
2. L’elettricità generata scorre verso il bordo del pannello, e in un filo conduttore.
3. Il filo conduttivo porta l’elettricità all’inverter, dove viene trasformata da elettricità DC a AC, che viene utilizzata per alimentare gli edifici.
4. Un altro filo trasporta l’elettricità AC dall’inverter al pannello elettrico sulla proprietà (chiamato anche scatola dell’interruttore), che distribuisce l’elettricità in tutto l’edificio secondo necessità.
5. L’elettricità non necessaria alla generazione passa attraverso il contatore e nella rete elettrica. Mentre l’elettricità scorre attraverso il contatore, fa sì che il contatore vada all’indietro, accreditando la vostra proprietà per la generazione in eccesso.

Ora che abbiamo un’idea di base della generazione e del flusso di elettricità solare, facciamo un’immersione più profonda nella scienza dietro il pannello solare fotovoltaico.

La scienza dietro le celle solari fotovoltaiche

I pannelli solari fotovoltaici sono costituiti da molte piccole celle fotovoltaiche – fotovoltaiche significa che possono convertire la luce solare in elettricità. Queste celle sono fatte di materiali semiconduttori, più spesso silicio, un materiale che può condurre l’elettricità mantenendo lo squilibrio elettrico necessario per creare un campo elettrico.

Quando la luce del sole colpisce il semiconduttore nella cella solare fotovoltaica (passo 1 nella nostra rassegna di alto livello) l’energia della luce, sotto forma di fotoni, viene assorbita, facendo cadere un certo numero di elettroni, che poi vanno alla deriva liberamente nella cella. La cella solare è specificamente progettata con semiconduttori caricati positivamente e negativamente messi insieme per creare un campo elettrico (vedi l’immagine a sinistra per una visualizzazione). Questo campo elettrico costringe gli elettroni alla deriva a fluire in una certa direzione, verso le piastre metalliche conduttive che rivestono la cella. Questo flusso è conosciuto come una corrente di energia, e la forza della corrente determina quanta elettricità ogni cella può produrre. Una volta che gli elettroni sciolti colpiscono le piastre metalliche, la corrente viene diretta verso i fili, permettendo agli elettroni di scorrere come farebbero in qualsiasi altra fonte di generazione elettrica (passo 2 del nostro processo).

Quando il pannello solare genera una corrente elettrica, l’energia scorre attraverso una serie di fili verso un inverter (vedi passo 3 sopra). Mentre i pannelli solari generano elettricità in corrente continua (DC), la maggior parte dei consumatori di elettricità ha bisogno di elettricità in corrente alternata (AC) per alimentare i propri edifici. La funzione dell’inverter è quella di trasformare l’elettricità da CC a CA, rendendola accessibile per l’uso quotidiano.

Dopo che l’elettricità è stata trasformata in uno stato utilizzabile (corrente alternata), viene inviata dall’inverter al pannello elettrico (chiamato anche scatola dell’interruttore), e distribuita in tutto l’edificio secondo necessità. L’elettricità è ora prontamente disponibile per alimentare luci, elettrodomestici e altri dispositivi elettrici con l’energia solare.

Tutta l’elettricità che non viene consumata attraverso la scatola degli interruttori viene inviata alla rete di distribuzione attraverso il contatore (il nostro ultimo passo, come descritto sopra). Il contatore misura il flusso di elettricità dalla rete alla vostra proprietà e viceversa. Quando il vostro sistema di energia solare produce più elettricità di quanta ne usiate in loco, questo contatore funziona effettivamente al contrario, e vi viene accreditata l’elettricità in eccesso generata attraverso il processo di misurazione netta. Quando state usando più elettricità di quella che il vostro impianto solare sta generando, tirate l’elettricità supplementare dalla rete attraverso questo contatore, facendolo funzionare normalmente. A meno che non siate andati completamente fuori rete attraverso una soluzione di stoccaggio, avrete bisogno di tirare un po’ di energia dalla rete, specialmente di notte, quando il vostro campo solare non sta producendo. Tuttavia, gran parte di questa energia di rete sarà compensata dall’energia solare in eccesso generata durante il giorno e nei periodi di minore utilizzo.

Sebbene i dettagli dietro il solare siano altamente scientifici, non ci vuole uno scienziato per trasmettere i benefici che un’installazione solare può portare a un’azienda o al proprietario di una proprietà. Uno sviluppatore solare esperto può guidarvi attraverso questi benefici e aiutarvi ad esplorare se una soluzione solare è giusta per il vostro business.