fotovoltàico
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Lessico
agg. (pl. m. -ci) [foto-+ voltaico]. In elettrologia, effetto fotovoltaico, generazione di una differenza di potenziale alla giunzione tra due semiconduttori di tipo opposto o tra un semiconduttore e un metallo quando tale zona viene illuminata. Cellula fotovoltaica, cellula in grado di generare una forza elettromotrice quando viene eccitata da radiazioni luminose.
Industria: energia
Il crescente interesse per gli impianti di conversione di energia solare in energia elettrica ha portato a un considerevole sviluppo tecnologico dei moduli fotovoltaici. La struttura di un impianto fotovoltaico di tipo industriale dipende dal tipo di applicazione; è possibile così distinguere tra sistemi isolati e sistemi collegati alla rete elettrica. Nel primo caso bisogna far ricorso a batterie di accumulatori per sopperire alla variabilità della produzione di energia elettrica nelle ore diurne legata al grado di irraggiamento e garantire una costante fornitura anche nelle ore notturne, durante le quali si concentrano spesso le richieste dei carichi. Nei sistemi collegati alla rete elettrica le batterie di accumulatori, molto costose, non sono necessarie in quanto nella rete sono sempre presenti degli invertitori per la conversione della corrente continua prodotta dalle cellule solari in corrente alternata propria della rete elettrica nazionale. Le cellule fotovoltaiche e i relativi impianti trovano un sempre maggiore impiego come generatori di energia in luoghi isolati per alimentare stazioni di monitoraggio, ripetitori per telecomunicazioni, alimentatori di bordo, apparati di illuminazione ecc. Per quanto riguarda lo sviluppo tecnologico delle cellule fotovoltaiche, il materiale più ampiamente diffuso per la loro costruzione è il silicio cristallino che ha un rendimento massimo di circa il 24%, che scende al 15% per un impianto completo. Solamente cellule ad arseniuro di gallio e alluminio presentano rendimenti superiori ma il loro maggior costo ne limita l'utilizzo alle sole applicazioni spaziali. Materiale amorfo invece viene utilizzato per alimentare piccoli dispositivi elettronici di uso comune, come per esempio orologi o calcolatrici.
Ricerca e innovazione
Nel 2010 la ricerca in campo fotovoltaico è indirizzata verso il miglioramento del rapporto fra efficienza e costo del modulo fotovoltaico. Il basso valore di questo rapporto costituisce un limite all'affermazione su grande scala di questa tecnologia energetica. Secondo il Dipartimento TER (Tecnologie per l'Energia, fonti Rinnovabili e Risparmio energetico) di ENEA (Agenzia Nazionale per le Nuove tecnologie, l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile), è confermato a livello internazionale che i dispositivi a base di silicio cristallino continueranno a essere predominanti sul mercato, nonostante siano carenti per quanto riguarda il materiale. Per il raggiungimento della reale competitività economica dell'energia fotovoltaica, proseguiranno le ricerche sulla tecnologia del silicio cristallino, nell'ottica di migliorare i processi di fabbricazione industriale dei dispositivi. Inoltre, al fine di utilizzare al meglio gli impianti nell'edilizia, sono allo studio moduli piani a film sottile di silicio. Altro campo in cui dovrà svilupparsi la ricerca è quello del fotovoltaico ibrido, che possa rispondere all'esigenza di una richiesta di calore ed elettricità a diversa temperatura. L'energia ricavata da impianti fotovoltaici dovrà essere sperimentata anche in nuovi campi, come per esempio gli impianti di dissalazione delle acque e la produzione di idrogeno. Contemporaneamente alle tematiche tecnologiche, è necessario affrontare i problemi connessi all'ottimizzazione e riduzione dei costi del Balance Of System (BOS; termine che esprime in percentuale le perdite di energia che si hanno negli impianti fotovoltaici dovuti a vari fattori) sia che il sistema fotovoltaico operi in parallelo alla rete, sia in configurazione stand alone (elettrificazione di utenze isolate). Nel 2010, la componente BOS pesa, infatti, circa il 50-60% sul costo di investimento e, pertanto, una mancata riduzione di tale incidenza potrebbe vanificare gli sforzi in corso nel settore tecnologico.