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MODULI FOTOVOLTAICI

Il modulo fotovoltaico è un dispositivo , composto 
da celle fotovoltaiche in materiale semiconduttore, 
in grado di convertire direttamente l’energia solare 
incidente in energia elettrica mediante l’effetto foto-
voltaico. Tale effetto parte quando un flusso luminoso 
investe il reticolo cristallino di un semiconduttore; a 
questo punto si verifica la transizione in banda di 
conduzione di un certo numero di elettroni al quale 
corrisponde un egual numero di lacune che passano 
in banda di valenza. Si rendono pertanto disponibili 
portatori di carica, che possono essere sfruttati per 
generare una corrente. Per realizzare ciò è necessa-
rio creare un campo elettrico interno alla cella, sta-
bilendo un eccesso di atomi caricati negativamente 
(anioni) in una parte del semiconduttore ed un ecces-
so di atomi caricati positivamente (cationi) nell’altro. 
Questo meccanismo si ottiene mediante drogaggio 
del semiconduttore che generalmente viene realizza-
to inserendo atomi del terzo gruppo come ad esem-
pio il boro e del quinto gruppo (fosforo) per ottenere 
rispettivamente una struttura di tipo p (con un eccesso 
di lacune) ed una di tipo n (con un eccesso di elet-
troni). Lo strato drogato con elementi del quinto grup-
po, che hanno cinque elettroni esterni (o di valenza) 
contro i tre di quelli del terzo gruppo, presenta una 
carica negativa debolmente legata, costituita da un 
elettrone in eccesso per ogni atomo drogante. Nello 
stesso modo, nello strato drogato con elementi del 
terzo gruppo, che hanno invece tre elettroni esterni, 
si ottiene un eccesso di carica positiva, data dalle 
lacune degli atomi droganti. Il primo strato, a cari-
ca negativa, viene generalmente chiamato strato n, 
l’altro, a carica positiva, strato p, la zona di sepa-
razione è detta giunzione p-n. Va sottolineato che il 
materiale risulta essere globalmente neutro, dato che 
il drogaggio viene realizzato con atomi neutri (non 
ioni), quello che cambia è l’eccesso di elettroni nei 
legami covalenti, da una parte, e il difetto degli stessi 

dall’altra. Mettendo a contatto i due materiali così 
ottenuti, si viene a verificare un flusso di diffusione 
di elettroni dalla zona n alla zona p e di lacune in 
direzione opposta, fino al raggiungimento dell’equi-
librio elettrostatico, che determina un eccesso di cari-
ca positiva nella zona n, un eccesso di elettroni nella 
zona p e una regione intermedia detta regione di 
svuotamento. Il risultato è un campo elettrico interno 
al dispositivo (tensione di built-in) che si estende a 
cavallo della regione di svuotamento, generalmente 
spessa pochi micrometri. A questo punto, se viene 
illuminata con fotoni la giunzione dalla parte n, ven-
gono a crearsi delle coppie elettrone-lacuna sia nella 
zona n che nella zona p. Il campo elettrico di built-in 
permette di dividere gli elettroni in eccesso (ottenuti 
dall’assorbimento dei fotoni da parte del materiale) 
dalle lacune, e li spinge in direzioni opposte gli uni 
rispetto agli altri. Gli elettroni, una volta oltrepassa-
ta la zona di svuotamento non possono quindi più 
tornare indietro, perché il campo impedisce loro di 
invertire la marcia. Connettendo la giunzione con 
un conduttore esterno, si otterrà un circuito chiuso 
nel quale il flusso di elettroni parte dallo strato n, a 
potenziale maggiore, verso lo strato p, a potenziale 
minore fintanto che la cella resta esposta alla luce.

Composizione di un modulo fotovoltaico

Il modulo fotovoltaico in silicio è costituito da un san-
dwich di materie prime detto laminato e da materiali 
accessori atti a rendere usabile il laminato.

Il vetro viene usato come base su cui viene steso un 
sottile foglio di EVA. La superficie superiore esposta 
alla luce è composta da una lastra di vetro temperato 
a basso contenuto di ferro per garantire una maggio-
re trasparenza ai raggi solari. Un vetro di questo tipo 
lascia passare circa il 91,5% dell’irraggiamento rice-
vuto. Al di sopra del vetro viene steso un sottile foglio