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FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 13-14 Energia solare fotovoltaica.

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Presentazione sul tema: "FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 13-14 Energia solare fotovoltaica."— Transcript della presentazione:

1 FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni Energia solare fotovoltaica

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

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

4 Per V = 0 I D = 0 n p -V+-V+ charge density + - he I d = + I 0 I F = - I 0 diffusion current field current Giunzione in assenza di luce. La diffusione causa distribuzione di cariche, ma allequilibrio I d e I F si bilanciano.

5 Il circuito rappresenta la corrente I S delleffetto fotovoltaico e la corrente di diodo I D.

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

7 Radiazione emessa (10 8 W m -2 m -1 ) Lunghezza donda SPETTRO DI EMISSIONE SOLARE EFFICIENZA DI UNA CELLA SOLARE = Potenza emessa (W m -2 ) Radiazione entrante (W m -2 )

8 EE g EE g : solo E g = 1.12 eV è convertita in potenza elettrica. (E>E g ) è persa come calore nel semiconduttore. (Si) 44% : energia utile; è un lim sup per Per materiali con E g maggiori lenergia utile diminuisce.

9 Abbiamo gli elementi per una stima realistica di : Energia media di 1 fotone Il 77% dellenergia di questi fotoni produce effetto fotovoltaico I S =520 A m -2 Con I 0 = 5.9 x A m -2 e KT = eV V 0C =0.57 V

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

11 + e-e- pochi m redox couple h substrato TiO 2 / pigmenti Rappresentazione schematica dello strato poroso di nanoparticelle di TiO 2 e pigmenti attaccate alla superficie dellelettrodo conduttore.


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