Energia e potenza - Ubuntu energy

Energia e Potenza dalla luce del Sole

Massimo Mazzer, CNR-IMEM

Che cos'è l'energia ?

H: altezza

M: Massa (peso)

Per sollevare un peso serve energia Alla fine dove va a finire (gran parte del)l'energia utilizzata ?

E=gxMxH

Differenza fra Energia e Potenza

Con una forza più piccola e con più tempo a disposizione si può accumulare la stessa energia ma fra il sollevatore di pesi e la Pantera Rosa c'e' una notevole differenza di ...

Potenza = Energia per unità di tempo

In generale la Potenza è data dal prodotto fra

una corrente (I) e una differenza di livello (H) differenza di livello (H)

Corrente (I): numero di palline al secondo

Una corrente di palline cade da un'altezza H e fa girare una ruota a pale

H Generatrice di corrente

potenza

Per aumentare la potenza generata si può aumentare il dislivello

Generatrice di corrente H' > H

corrente

+ potenza

Oppure aumentare il numero di palline per unitĂ di tempo H Generatrici di corrente Corrente I' > I + potenza

Potenza = Corrente x Differenza di Potenziale

Corrente = Numero di Palline per unità di tempo Differenza di Potenziale = Altezza di partenza delle palline – Altezza a cui si trova la turbina

Energia = Potenza x Tempo = (Corrente x Tempo) x Differenza di Potenziale = Numero totale di palline x Differenza di Potenziale

Corrente Elettrica Orbite elettroniche

Direzione della corrente di elettroni Elettroni liberi

Elettroni liberi Elettroni liberi

-

Differenza di Potenziale

Nuclei

+

Potenza Elettrica Corrente

Differenza di Potenziale

Numero di elettroni al secondo Tensione elettrica

Corrente

Numero di palline al secondo

Differenza di Potenziale

Dislivello

Una cella solare genera corrente elettrica e differenza di potenziale sfruttando la luce del Sole

Campo elettrico

Corrente

Differenza di Potenziale

Come funziona?

Gli elettroni sono anche onde e hanno comportamenti simili alle onde sonore energia

Senza toccare i pistoncini della tromba questa è l'unica sequenza di note che si possono ottenere.

Le altre sono “proibite�

Anche per gli elettroni nei materiali esistono delle energie “proibite�

Intervallo di Energie proibite

Elettroni di conduzione

Elettroni di valenza

energia

L'intervallo di energie proibite è una caratteristica intrinseca del materiale che determina il valore massimo della differenza di potenziale di una cella solare

E la corrente?

Albert Einstein vince il Premio Nobel per la Fisica nel 1921

“per i suoi servizi alla Fisica Teorica, e in particolare per la sua scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico�

La luce è costituita da particelle (fotoni) la cui energia dipende dal colore Gli elettroni di un materiale possono variare la loro energia assorbendo o emettendo un fotone

Assorbimento luce blu

Differenza di Potenziale

Intervallo di Energie proibite

Elettroni di conduzione

Elettroni di valenza

energia in pi첫

Assorbimento luce violetta

Differenza di Potenziale

Intervallo di Energie proibite

Elettroni di conduzione

Elettroni di valenza

La luce rossa non ha sufficiente energia per liberare un elettrone

Differenza di Potenziale

Intervallo di Energie proibite

Elettroni di conduzione

Elettroni di valenza

Quanti di Luce dal Sole: Colore ed Energia Numero di “Quanti di Luce” per unità di tempo

Energia proibita = tensione massima (V)

P=VxI

Corrente (I)

infrarosso

visibile Energia

ultravioletto

Quanti di Luce dal Sole: Colore ed Energia Numero di “Quanti di Luce” per unità di tempo

Energia proibita = tensione massima (V)

P=VxI

Corrente (I)

infrarosso

visibile Energia

ultravioletto

Efficienza della cella solare (%)

CIGS

Esiste un valore ottimale dell'intervallo di “energia proibita�, che massimizza la potenza elettrica generata e quindi l’efficienza della cella solare

I materiali vicini al massimo di questa curva sono i piu` utilizzati per produrre celle solari e sono naturalmente anche i piu` studiati in laboratorio

Intervallo di energia proibita

Fotovoltaico: filiera del Silicio cristallino

Silicio

Wafer

Celle Moduli

Impianto (semi)integrato

Impianto a terra

PED4PV Celle Solari a Film Sottile Spessore 100 volte pi첫 piccolo di una cella al Silicio

vetro

Struttura di cella solare a base di CuInGaSe2

plasma

fascio ico elettron

CIGS

vetro

VISITA AI LABORATORI