Cosa succede all'interno di una cella solare?

Gli impianti fotovoltaici utilizzano un effetto già scoperto nell’anno 1839 dal fisico Edmund Becquerel: in condizioni particolari la luce del sole può essere trasformata in corrente elettrica. Nel XIX secolo mancavano però ancora le capacità tecniche necessarie per la produzione di un impianto fotovoltaico. Nel frattempo il sogno è diventato una tecnica di uso quotidiano.

Come si trasforma la luce del sole in corrente elettrica?

Il materiale principale di cui è costituita la maggior parte delle celle solari è il silicio, cioè sabbia quarzosa. Questo materiale è presente sulla Terra in quantità pressoché illimitata. Riscaldandola ad elevate temperature la sabbia viene lavorata e tagliata in fette (wafer) sottili e quadrate dello spessore di 0,2 millimetri. I wafer contengono una piccola quantità del semimetallo boro nel cosiddetto “strato p” che possiede una carica positiva. Il wafer viene quindi drogato con fosforo mediante un processo di diffusione a una temperatura di 900 gradi. In tal modo sopra lo strato p si forma un sottilissimo strato con carica negativa, lo “strato n”. Entrambi gli strati vengono dotati di contatti metallici separati.

Tutto questo avviene in un ambiente estremamente pulito e sterile. Le fragili lastre vengono trasportate su linee di produzione completamente automatizzate e toccate esclusivamente dai bracci meccanici dei robot. Le persone che lavorano nella produzione portano camice e guanti e l’aria all'interno delle cosiddette "camere bianche" di produzione deve rimanere il più possibile priva di impurità.

Le cariche differenti all’interno del wafer generano un campo elettrico: la cosiddetta zona di carica spaziale. In questa zona i fotoni della luce del sole incidente cedono la loro energia a uno degli elettroni. L’elettrone segue il campo elettrico interno e raggiunge i contatti metallici dello strato n. Connettendo un’utenza – una lampadina oppure un apparecchio elettrico – il circuito elettrico viene chiuso. Gli elettroni fluiscono attraverso l’utenza al contatto metallico dello strato p e ritornano nella zona di carica spaziale.