Cosa hè a fotovotaica?

U diagramma sopra illustra l'operazione di una cellula fotovoltaica basica, chjamata ancu una cellula solare. I celi solari sò fatti di i stessi tipi di materiali semiconduttori, cum'è u siliciu, utilizatu in l'industria di a microelettronica. Per i celi solari, una sottile wafer di semiconductor hè trattata apposta per furmà un campu elettricu, pusitivu da una parte è negativa da l'altru. Quandu l'energia luminosa colpisce a cellula solare, l'elettroni sò sparati da l'atomi in u materiale semiconductor. Se i cunduttori elettrici sò attaccati à i lati pusitivi è negativi, chì formanu un circuitu elettricu, l'elettroni ponu esse catturati in forma di corrente elettrica - vale à dì l'electricità. Questa electricità pò esse aduprata per alimentà una carica, cum'è una luce o un strumentu.

Una quantità di cellule solari cunnessi elettricamente à l'altri è muntati in una struttura di supportu o quadru hè chjamatu modulu fotovoltaicu. I moduli sò pensati per furnisce l'electricità à una certa tensione, cum'è un sistema cumuni di 12 volti. U currente pruduciutu dipende direttamente da quantu luce colpisce u modulu.

I dispositi PV più cumuni d'oghje utilizanu una sola junction, o interfaccia, per creà un campu elettricu in un semiconductor cum'è una cellula PV. In una cellula PV unicu, solu i fotoni chì l'energia hè uguale o più grande di a banda gap di u materiale di a cellula pò liberà un elettroni per un circuitu elettricu. In altri palori, a risposta fotovoltaica di e cellule di junzione unica hè limitata à a parte di u spettru di u sole chì l'energia hè sopra à a banda di u materiale assorbente, è i fotoni di energia più bassa ùn sò micca usati.

Una manera di aggirari sta limitazione hè di utilizà duie (o più) cellule diverse, cù più di una banda di banda è più di una junction, per generà una tensione. Quessi sò chjamati cellule "multijunction" (chjamate ancu "cascade" o "tandem"). Dispositivi multijunction ponu ottene una efficienza di cunversione tutale più altu perchè ponu cunvertisce più di u spettru energeticu di a luce à l'electricità.

Comu mostra quì sottu, un dispositivu multijunction hè una pila di cellule individuali à uniculu junction in ordine decrescente di band gap (Eg). A cellula superiore cattura i fotoni d'alta energia è passa u restu di i fotoni per esse assorbiti da e cellule di banda più bassa.