Contributo di pannelli fotovoltaici nella mobilità urbana

La luce non può essere completamente convertita in energia elettrica da una cella solare. Alcuni fotoni non hanno energia sufficiente per dare inizio all’effetto fotoelettrico, altri hanno energia in eccesso che viene sprecata.
Da alcuni studi è emerso che nel caso del silicio tutti i fotoni con lunghezza d’onda superiore a 1,1 μm non possono dare vita all’effetto fotoelettrico. Infatti la loro energia è inferiore all’energia di gap (Eg=1,12 eV) necessaria nel silicio.
I fotoni che hanno lunghezza d’onda inferiore a 1,1 μm, invece, possono dar vita all’effetto, ma convertono solo 1,12 eV. Se hanno energia maggiore, questa non viene convertita e si trasforma in calore. In caso di impiego di un differente materiale semiconduttore, si avranno ugualmente dei limiti ma quantitativamente diversi. Questa limitazione va applicata all’energia disponibile che si rileva dallo spettro solare. In figura 2.16 sono indicate le percentuali di energia perduta per queste cause. Nel caso del silicio si può osservare che l’energia massima disponibile è perciò il 49,6%. A questa limitazione vanno aggiunte altre cause di riduzione del rendimento. Gli elettroni che hanno subito l’effetto fotoelettrico possono ricombinarsi con lacune annullando l’effetto. Alcuni fotoni non raggiungono la cella perché arrivano sui contatti metallici, o perché la oltrepassano, o perché vengono riflessi.La cella ha una resistenza interna che dissipa parte dell’energia. Per questi motivi i rendimenti reali sono molto al di sotto del limite teorico (inferiori al 25% con molta variabilità in funzione della tecnologia e del materiale).