Energia solare fotovoltaica

Presentazione sul tema: "Energia solare fotovoltaica"— Transcript della presentazione:

1 Energia solare fotovoltaica
FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 13-14 Energia solare fotovoltaica

2 Rappresentazione bidimensionale di un cristallo di silicio
acceptor impurity (missing electron) Donor (free

3 Dispositivi di materiale semiconduttore (Si) in
CELLE FOTOVOLTAICHE Dispositivi di materiale semiconduttore (Si) in cui avviene la diretta conversione di fotoni in energia elettrica

4 n p -V+ charge density + - he Id= + I0 IF= - I0 diffusion current field Giunzione in assenza di luce. La diffusione causa distribuzione di cariche, ma all’equilibrio Id e IF si bilanciano. Per V = 0  ID= 0

5 Il circuito rappresenta la corrente IS dell’effetto
fotovoltaico e la corrente di diodo ID.

6 Diagramma IV per una cella solare, con parametri realistici per il Si:
I0 = 5.9 x 10-8 A m-2 ; IS = 520 A m-2 ; KT = eV s insolazione corrente di diodo Voltaggio V per cui I = 0

7 SPETTRO DI EMISSIONE SOLARE
EFFICIENZA DI UNA CELLA SOLARE  = Potenza emessa (W m-2 ) Radiazione entrante (W m-2 ) SPETTRO DI EMISSIONE SOLARE Radiazione emessa (108 W m-2 m-1) Lunghezza d’onda 

8 E<Eg E>Eg E<Eg: 23% dei fotoni non contribuiscono all’efficienza (Si) E>Eg: solo Eg = 1.12 eV è convertita in potenza elettrica. (E>Eg) è persa come calore nel semiconduttore. 44% : energia utile; è un lim sup per  Per materiali con Eg maggiori l’energia utile diminuisce.

9 Abbiamo gli elementi per una stima realistica di :
Energia media di 1 fotone Il 77% dell’energia di questi fotoni produce effetto fotovoltaico IS=520 A m-2 Con I0 = 5.9 x 10-8 A m-2 e KT = eV V0C=0.57 V <Eg P 240 W m-2   24%

10 THE GRÄTZEL CELL: dye sensitized photovoltaic cell
h è assorbito da un pigmento RuL2(SCN)2: t = 10-15s 1 Un e- viene estratto e passa alla banda di conduzione del TiO2: t = 10-12s 4 2 TiO2 1 3 Riduzione del pigmento ossidato t = 10-9s 2 3 La coppia redox è ridotta. t = 10-3s Connettendo i due elettrodi si estrae lavoro. 4

11 Rappresentazione schematica dello strato poroso
di nanoparticelle di TiO2 e pigmenti attaccate alla superficie dell’elettrodo conduttore. + e- TiO2 pochi m redox couple h substrato TiO2/ pigmenti