Una parte dell’elettronica studia le tecnologie e i sistemi che utilizzano l’effetto fotoelettronico. L’effetto fotoelettronico è un fenomeno fisico noto dalla fine dell’Ottocento: alcuni materiali, se bombardati da una luce monocromatica di una data frequenza, sono in grado di emettere elettroni (detti fotoelettroni). Le sostanze maggiormente utilizzate sono alcuni metalli e semiconduttori. Da questo semplice principio della fisica, si è riusciti a perfezionare sistemi elettronici (studiati in fotoelettronica) in grado di produrre energia elettrica dalla radiazione solare. Componente fondamentale di tali sistemi è la cella fotovoltaica o, più comunemente, cella solare. Il materiale più usato è il silicio, ma ci sono soluzioni a base di rame, indio, selenio e gallio. La tecnologia fotovoltaica è sempre in evoluzione, alla ricerca di nuove soluzioni e nuovi materiali, e studi promettenti derivano dall’applicazione delle nanotecnologie.
Più celle vengono assemblate in pannelli solari, come quelli che si trovano nei sistemi si generazione di energia che si possono installare sul tetto delle abitazioni. L’energia prodotta dall’interazione tra la radiazione solare e il materiale della cella può essere usta solo per scaldare un liquido (tipicamente l’acqua di casa,) e allora si parla di pannelli solari termici o per produrre vera e propria energia elettrica (pannelli fotovoltaici propriamente detti).
Caratteristica fondamentale dei pannelli solari è l’efficienza, ovvero quanto energia (in watt) sono in grado di generare per metro quadrato di pannello, in condizioni di irraggiamento nominali (25 gradi centigradi di temperatura e direzione dei raggi solari perpendicolari alla cella). I valori correnti di efficienza sono intorno al 10-15%, ma c’è una ricerca continua di soluzioni che migliorino queste prestazioni.
Un concetto importante è che le cellule fotovoltaiche producono corrente continua in bassa tensione, generalmente inferiore a 12-14 Volt. Il pannello solare può essere collegato direttamente alla rete di alimentazione della casa, utilizzando un convertitore per trasformare la corrente continua in alternata; in tal modo non è necessario usare l’energia elettrica fornita dal gestore di rete. La soluzione più comune però è che la corrente generata dal pannello non sia usata direttamente, ma venga sfruttata per caricare una batteria che, a sua volta, alimenta gli apparecchi elettrici collegati.
La presenza della corrente continua è uno degli aspetti che complicano l’uso dei pannelli solari in ambito domestico, in quanto, in caso d’incendio, le procedure per l’estinzione sono più complesse di quanto non lo siano nel caso di presenza di corrente alternata (quella usualmente utilizzata per la distribuzione dell’energia elettrica nelle abitazioni civili).
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