Dispositivi a semiconduttore - Celle fotovoltaiche
Una cella fotovoltaica di base è costituita da un semiconduttore di tipo n e di tipo p che formano una giunzione pn. La zona superiore è estesa e trasparente, generalmente esposta al sole. Questi diodi o celle sono eccezionali che generano una tensione quando esposti alla luce. Le cellule convertono l'energia luminosa direttamente in energia elettrica.
La figura seguente mostra il file symbol of photovoltaic cell.
Funzionamento di una cella fotovoltaica
La costruzione di una cella fotovoltaica è simile a quella di un diodo a giunzione PN. Non c'è flusso di corrente attraverso il dispositivo quando non viene applicata alcuna luce. In questo stato, la cella non sarà in grado di generare corrente.
È essenziale polarizzare correttamente la cellula che richiede una discreta quantità di luce. Non appena viene applicata la luce, si può osservare uno stato notevole del diodo a giunzione PN. Di conseguenza, gli elettroni acquisiscono energia sufficiente e si staccano dagli atomi genitori. Queste coppie elettrone-lacuna appena generate nella regione di svuotamento attraversano la giunzione.
In questa azione, gli elettroni si spostano nel materiale di tipo N a causa della sua normale concentrazione di ioni positivi. Allo stesso modo i fori penetrano nel materiale di tipo P a causa del suo contenuto di negazione. Ciò fa sì che il materiale di tipo N assuma istantaneamente una carica negativa e il materiale P assuma una carica positiva. La giunzione PN fornisce quindi una piccola tensione come risposta.
Caratteristiche di una cella fotovoltaica
La figura seguente a sinistra, mostra una delle caratteristiche, un grafico tra corrente inversa (I R ) e illuminazione (E) di un fotodiodo. L'IR viene misurato sull'asse verticale e l'illuminazione viene misurata sull'asse orizzontale. Il grafico è una linea retta che passa per la posizione zero.
cioè, I R = mE
m = grafico della pendenza in linea retta
Il parametro m è la sensibilità del diodo.
La figura a destra, mostra un'altra caratteristica del fotodiodo, un grafico tra corrente inversa (I R ) e tensione inversa di un fotodiodo. È chiaro dal grafico che per una data tensione inversa, la corrente inversa aumenta all'aumentare dell'illuminazione sulla giunzione PN.
Queste celle generalmente forniscono energia elettrica a un dispositivo di carico quando viene applicata la luce. Se è richiesta una tensione maggiore, la matrice di queste celle viene utilizzata per fornire la stessa. Per questo motivo, le celle fotovoltaiche vengono utilizzate in applicazioni in cui sono disponibili elevati livelli di energia luminosa.