Tra i dispositivi sviluppati, la cella fotovoltaica permette la conversione diretta dell’energia radiante in energia elettrica. La cella fotovoltaica, nella sua configurazione più semplice, è costituita da due strati congiunti e sovrapposti di materiale semiconduttore opportunamente trattato. La conversione è possibile grazie all’effetto fotovoltaico, ossia l’instaurarsi di una corrente continua costante nel dispositivo quando viene esposto all’incidenza diretta dell’energia radiante. La corrente si determina in corrispondenza dell’area di giunzione della cella fotovoltaica ed è proporzionale all’intensità della luce incidente.

L’elemento base di un impianto fotovoltaico è, quindi, costituito dalla cella, tipicamente dalla forma quadrata e di dimensioni medie di 10 x 10 cm, sulla quale, dopo opportuni trattamenti, sono applicati i contatti metallici per captare il flusso elettrico. Le prestazioni della cella dipendono dal valore dell’insolazione. Per operare un confronto oggettivo tra le celle, ci si riferisce alle condizioni standard: intensità della radiazione pari a 1000 W/m2, temperatura della cella di 25°C, spettro solare AM 1,5 (spettro che produce il Sole quando si trova a circa 45° dallo zenit). In tali condizioni, il valore della potenza erogata dalla cella si esprime in Watt di picco (Wp), unità di misura della potenza teorica massima producibile dal dispositivo.
L’efficienza di conversione dell’energia radiante in energia elettrica delle celle in commercio raggiunge circa il 18%, nel caso del silicio monocristallino e 14% nel caso del silicio policristallino. Tali valori, comunque, sono sensibili alla variazione di temperatura della cella, il cui aumento provoca una diminuzione di circa 2,25 mV/°C.

Le celle forniscono valori di tensione e corrente limitati in rapporto a quelli richiesti dagli apparecchi utilizzatori. Per questo motivo, più celle vengono assemblate e collegate tra di loro in una unica struttura formando così il modulo fotovoltaico, in genere costituto da 36 elementi collegati in serie, con una potenza di uscita variabile tra 50 e 80 Wp e una tensione di circa 17 V. A seconda della tensione necessaria all’alimentazione delle utenze elettriche, più moduli possono poi essere collegati in serie in una "stringa". La potenza elettrica richiesta determina poi il numero di stringhe da collegare in parallelo per realizzare un generatore fotovoltaico.

Il trasferimento dell’energia dal sistema fotovoltaico all’utenza avviene attraverso ulteriori dispositivi, necessari per trasformare ed adattare la corrente continua prodotta dai moduli alle esigenze dell’utenza finale. Il complesso di tali dispositivi prende il nome di BOS (Balance of System).Un componente essenziale del BOS, se le utenze devono essere alimentate in corrente alternata, è l’inverter, dispositivo che converte la corrente continua in uscita dal generatore fotovoltaico in corrente alternata.

I moduli fotovoltaici possono essere collocati su qualsiasi pertinenza di un immobile (tetto, facciata, terrazzo) o sul terreno. La decisione deve essere presa in base alla disponibilità, sul sito, dello spazio necessario per installare i moduli, che permetta una corretta esposizione ed inclinazione della superficie dei moduli stessi.

Se non è possibile posizionare i moduli in maniera ottimale, si può anche sfruttare la facciata dell’edificio, anche se la disposizione verticale comporta un abbassamento dei rendimenti, non potendo sfruttare al massimo la radiazione solare diffusa. In ogni caso, sono da valutare attentamente le condizioni di soleggiamento, evitando le zone d'ombra o l'interferenza anche di piccoli ostacoli, quali pali o alberi che rischiano di compromettere il rendimento o l'intero funzionamento del sistema.



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