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La Storia

Fotovoltaico





STORIA DEL FOTOVOLTAICO

1839: Edmond Becquerel, a diciannove anni, scopre l'effetto fotovoltaico durante alcuni
esperimenti con celle elettrolitiche, osservando il formarsi di una d.d.p. tra due elettrodi identici di
platino, uno illuminato e l' altro al buio; la d.d.p. dipendeva dall' intensità e dal colore della luce.




1873: Willoughby Smith scopre la fotoconducibiltà del selenio.
1876: Due scienziati britannici, Adams e Day, osservano il selenio convertire la luce del sole
direttamente in elettricità, senza riscaldare un fluido e senza utilizzare parti mobili. Giunzioni di
selenio e suoi ossidi metallici vengono utilizzate ancor oggi per la produzione di luxmetri.
1883: Fritts descrive il funzionamento di una cella fotovoltaica nel tentativo di simulare l' occhio umano.





1904: Hallwachs scopre l'effetto fotovoltaico in un dispositivo a base di rame.
1914: Il rendimento delle celle al selenio si aggira intorno all' 1%. Oggi, in laboratorio, le celle al
silicio a altri materiali raggiungono quasi il 40%.
1917: Kennard e Dieterich usano il concetto di barriera di potenziale per spiegare l' effetto

fotoelettrico.





-------------------------------------------LO SVILUPPO DELLE TECNOLOGIE

I primi dispositivi basati sul silicio si possono osservare già nei primi anni ' 40. Ma è nella primavera del 1953 che, studiando il silicio e le sue possibili applicazioni nell' elettronica, Gerald Pearson, fisico presso i laboratori Bell, costruì involontariamente una cella solare a silicio molto più efficiente di quella a selenio. Altri due scienziati della Bell - Darryl Chapin e Calvin Fuller - perfezionarono la scoperta di Pearson e realizzarono la prima cella in grado di convertire in elettricità abbastanza energia solare per alimentare dispositivi elettrici di uso quotidiano: il primo giorno di sole del 1954 la cella al silicio funzionava con un rendimento del 6%.
Negli anni ' 60 si cominciò a pensare di produrre " nastri e fogli" di silicio, per cercare di risolvere il problema degli ingenti sprechi di materiale dovuti al taglio dei lingotti. Ancora negli anni ' 60 Shurland propose l' utilizzo del solfuro di Cadmio, e nel ' 67 era pronta la prima cella a solfuro di cadmio depositato su plastica.
Negli anni ' 70 cominciarono ad essere sviluppate, nell' ambito delle applicazioni spaziali, celle all' arseniuro di Gallio, le quali presero definitivamente piede nell' ultimo decennio del secolo. Vennero sviluppati procedimenti per produrre silicio policristallino, meno costosi e meno dispendiosi di quelli per il monocristallino. Dopo la crisi petrolifera del ' 73 Carson ottiene per caso una pellicola sottile di silicio amorfo idrogenato, che nel ' 76 raggiunge il rendimento del 5,5%. In quegli anni il DOE PV Research and Development Programme sperimentava pellicole sottili al silicio cristallino, e tutta una gamma di nuovi materiali: CIS, CdTe, InP, Zn3P2, Cu2Se, WSe2, GaAs, ZnSiAs. È interessante notare che l' utilizzo di pellicole sottili era già stato proposto dallo stesso Chapin, all' epoca delle sue prime scoperte.
Nei primi anni ' 80 Barnett, per conto della SERI, si interessò al tellururo di cadmio e alle pellicole di silicio policristallino, fondando la società "AstroPower", oggi ben nota. Sempre nei primi anni ' 80, Martin Green, lavorando alla tecnologia del silicio, sostituì la serigrafia con solchi in rame realizzati con il laser. Nel 1988 i fogli si silicio venivano ricavati da poligoni ottagonali, migliorando il rendimento del processo e diminuendo la fragilità. Nel 1997 veniva " lanciata" la prima cella a giunzione tripla a silicio amorfo.
I ricercatori del FV hanno avuto un ruolo chiave nella scoperta di nuovi materiali semiconduttori e strutture ibride, e diedero importanti contributi alle tecniche di crescita epitassiale e di crescita delle pellicole lattice-matched; una delle prime applicazioni delle strutture ibride a semiconduttore sull' GaAs e le giunzioni III-V, sviluppate originariamente per i campi FV a concentrazione. In 50 anni di ricerche sul fotovoltaico, mentre questo beneficiava dell' esplosione della tecnologia microelettronica del silicio, produceva nel contempo nuove conoscenze a beneficio di quella stessa industria elettronica con cui era intimamente legato.


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