Processi produttivi delle celle fotovoltaiche
Il silicio, materiale maggiormente utilizzato dalle industrie per la fabbricazione delle celle fotovoltaiche, è l'elemento più diffuso in natura dopo l'ossigeno. Tuttavia, per essere opportunamente sfruttato, deve presentare un'adeguata struttura molecolare (monocristallina, policristallina o amorfa) e un elevato grado di purezza, caratteristiche non riscontrabili nei minerali in cui si trova allo stato naturale.
Nella struttura monocristallina gli atomi sono orientati nello stesso verso e legati, gli uni agli altri, nello stesso modo; in quella policristallina gli atomi sono aggregati in piccoli grani monocristallini orientati in modo casuale; nella struttura amorfa, infine, gli atomi sono orientati in modo casuale, come in un liquido, pur conservando le qualità dei solidi (figura).
Si distinguono diversi tipi di silicio in dipendenza del grado di purezza: silicio di grado elettronico (con concentrazione di impurezze di circa 1 parte su 100 milioni), silicio di grado solare (impurezze di 1 parte su 10.000), silicio, metallurgico (impurezze di circa 1 parte su 100).
Il silicio di grado metallurgico viene ottenuto a partire dalla silice (contenuta in percentuale dei 90-95% nella sabbia) mediante riduzione in forni ad arco.
Il silicio elettronico, impiegato nella costruzione di componenti elettronici (diodi, transistori, circuiti integrati, ecc.), deve essere estremamente puro e con struttura monocristallina. A tal fine sono state sviluppate diverse tecnologie che, partendo dal silicio metallurgico, consentono di ottenere il silicio di grado elettronico. Tali processi, seppur costosi, non sono onerosi per le industrie elettroniche dato che il costo del materiale rappresenta una quota assai modesta del prodotto finito (in alcuni casi meno dell' 1 %). Fortunatamente per realizzare una cella fotovoltaica, è necessario silicio di purezza inferiore al silicio di grado elettronico, per cui l'industria delle celle solari utilizza sostanzialmente lo scarto delle industrie elettroniche. Infatti tale silicio (silicio di grado solare) ha le caratteristiche di purezza adeguate per consentire l'effetto fotovoltaico ma il suo costo è decisamente più basso rispetto al silicio di grado elettronico: mentre il prezzo di questo è dell'ordine di 100 $/kg, quello di grado solare ha un costo di circa un ordine di grandezza inferiore. E’ da tener in conto che ci sono limiti alla disponibilità di tale materiale: la produzione mondiale di silicio di grado elettronico è di circa 10.000 t/anno mentre il silicio di grado solare non supera 600 t/anno.
Le celle fotovoltaiche più diffuse sono prodotte con silicio di tipo monocrista-llino o policristallino.
Diversi tipi di processi produttivi sono utilizzati per la fabbricazione di celle fotovoltaiche. Di seguito vengono descritti quelli utilizzati più frequentemente:
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Ultima modifica: October 07 2007 05:47:46
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