Un impianto fotovoltaico è un sistema avanzato che genera elettricità grazie alla fonte rinnovabile per eccellenza: la luce del sole. I dispositivi fotovoltaici, infatti, generano elettricità trasformando l’energia derivante dalla luce solare in energia elettrica, attraverso un processo elettronico che si verifica in modo naturale per alcuni materiali, detti semiconduttori. Gli elettroni presenti negli atomi di questi materiali sono liberati dall’energia solare e vengono indotti a viaggiare attraverso un vero e proprio circuito elettrico, alimentando piccoli o grandi dispositivi elettrici oppure inviando l’elettricità ad una rete di distribuzione elettrica.
Quale tecnologia è alla base dell’impianto fotovoltaico?
I fotoni della luce colpiscono il materiale semiconduttore di cui è composto il pannello fotovoltaico e lo ionizzano. La ionizzazione genera la rottura dei legami atomici degli elettroni più esterni degli atomi, che si liberano e non ruotano più attorno al nucleo atomico. Gli elettroni liberi presenti nel materiale semiconduttore sono forzati a seguire una direzione, creando un flusso di corrente elettrica. Ciò genera la trasformazione dell’energia solare in energia elettrica. E’ importante sottolineare che le celle solari non sono efficienti al 100% nella trasformazione in energia elettrica della luce solare, poiché lo spettro di luce in parte si riflette senza trasmettere alcun tipo di energia alle strutture atomiche presenti nel pannello fotovoltaico, mentre i raggi infrarossi sono troppo deboli per generare elettricità e i raggi ultravioletti generano solo energia termica, inutile nel caso in questione, nonché dannosa.
Affinché le celle solari siano ad alta efficienza, è necessario puntare su impianti fotovoltaici flessibili con sistemi di localizzazione efficaci per ricevere quanta più luce diretta durante l’intera giornata. Le celle solari più moderne sono in silicio cristallino oppure in materiale semiconduttore a film sottile. Le prime sono più efficienti nella trasformazione di energia solare in quella elettrica, ma sono più costose. I semiconduttori a film sottile, invece, presentano un costo minore e sono più semplici da produrre, ma hanno un’efficienza lievemente ridotta rispetto alle altre.
Un po’ di storia del fotovoltaico
Sentiamo parlare di fotovoltaico solo da qualche decennio, ma il primo dispositivo solare a generare energia utilizzabile è stato realizzato nel lontano 1954 da Bell Labs e già nel 1958 le celle solari erano utilizzate per applicazioni scientifiche e commerciali di piccola entità. Solo negli anni ’70, però, nel periodo della crisi energetica, le grandi imprese rivolsero l’attenzione all’uso delle celle solari per produrre elettricità, ma il grande limite delle nuove tecnologie fu, anche allora, il costo eccessivo dei primi impianti fotovoltaici, rendendone impraticabile l’applicazione su larga scala. I grandi passi avanzati nel settore di ricerca e sviluppo della tecnologia fotovoltaica hanno reso possibile l’inizio del ciclo di produzione a livello industriale e la conseguente riduzione dei prezzi del 300% rispetto ai modelli rudimentali, prezzi che ancora oggi continuano a decrescere nonostante le tecnologie siano sempre più avanzate.
Il fotovoltaico oggi
Il fotovoltaico è oggi una sfida rivolta alla sostenibilità ambientale non solo nella trasformazione di energia da fonte rinnovabile, ma soprattutto nella produzione ecologica dei pannelli fotovoltaici. La produzione industriale dei pannelli fotovoltaici ha consentito la riduzione dei costi e quindi del prezzo di mercato dell’impianto fotovoltaico, ma è stato possibile ridurre anche i costi d’installazione, grazie al sempre crescente numero di aziende specializzate nel settore degli impianti da fonti sostenibili. L’Italia è ancora indietro rispetto a realtà come Germania, Spagna e Giappone per spostare completamente l’utilizzo di energia dai combustibili fossili alla fonte solare, ma gli incentivi statali e le agevolazioni per l’installazione di questo tipo di impianto sono in continuo aggiornamento per favorire l’utilizzo dell’energia pulita in sostituzione di quella da fonte non rinnovabile.