Come le celle solari convertono la luce solare in elettricità

In un’epoca definita dalla necessità di contrastare il cambiamento climatico e garantire una maggiore indipendenza energetica, le fonti rinnovabili rappresentano la risposta strategica. L’Italia sta accelerando in questa direzione e l’energia solare si afferma come protagonista di questa trasformazione. Dal meccanismo fisico che converte la luce in elettricità, fino all’impatto tangibile sulla rete nazionale, il fotovoltaico è una colonna portante del futuro sostenibile del Paese.

I dati della svolta verde: il fotovoltaico in cifre

I numeri confermano un cambiamento profondo. Nel 2024, l’Italia ha raggiunto un traguardo storico: le fonti rinnovabili hanno coperto oltre il 41% del fabbisogno nazionale di energia elettrica, il dato più alto mai registrato. Questo risultato è stato trainato in modo significativo dal fotovoltaico, che ha visto una crescita della produzione del 19,3% rispetto all’anno precedente, generando oltre 36 TWh di energia. La spinta verso le rinnovabili ha permesso una contrazione nella produzione da fonti fossili come gas e carbone, con benefici diretti sulla riduzione delle emissioni. Le informazioni ufficiali e dettagliate sono costantemente monitorate e pubblicate da enti come il GSE (Gestore Servizi Energetici).

Alla fine del 2024, la potenza fotovoltaica totale installata in Italia ha superato i 37 GW, distribuita su quasi 1,9 milioni di impianti. Questa crescita è un passo concreto verso gli obiettivi fissati dal Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC), che prevede di raggiungere circa 79 GW di capacità solare installata entro il 2030, come riportato nei dati ufficiali di Terna.

Il segreto della cella: come la luce diventa elettricità

Alla base di questa rivoluzione si trova l’effetto fotovoltaico. La luce del sole è composta da particelle, i fotoni, che, colpendo una cella fotovoltaica, cedono la loro energia agli elettroni del silicio. Questa energia libera gli elettroni, rendendoli capaci di generare una corrente.

Perché questo movimento diventi un flusso ordinato, la cella viene “drogata” con impurità per creare due strati: uno con un eccesso di elettroni (strato n) e uno con una carenza (strato p). Nella zona di contatto, la “giunzione p-n”, un campo elettrico spinge gli elettroni in un’unica direzione. In questo modo si ottiene una corrente elettrica continua (DC). Per poter essere utilizzata nella rete domestica o immessa nella rete nazionale, questa corrente deve essere trasformata in corrente alternata (AC) attraverso un dispositivo chiamato inverter, un componente essenziale di ogni impianto fotovoltaico.

Silicio: il pilastro della tecnologia solare

La scelta del silicio come materiale principale non è casuale. Essendo il secondo elemento più abbondante sulla crosta terrestre, offre una combinazione ideale di efficienza e disponibilità. Il silicio è un semiconduttore eccellente, stabile e non tossico, caratteristiche che assicurano ai pannelli solari una lunga vita operativa, mediamente superiore ai 25 anni, e un profilo ambientale positivo grazie a filiere di riciclo sempre più efficienti.

Monocristallino e policristallino: le differenze

L’industria si affida soprattutto al silicio monocristallino, noto per il colore nero uniforme e le alte efficienze, e al silicio policristallino, spesso lavorato in sottili wafer e più economico da produrre. La scelta dipende dal budget, dallo spazio disponibile e dalle condizioni climatiche del sito di installazione.

La sfida dell’efficienza: verso il pannello perfetto

Un obiettivo primario della ricerca è incrementare l’efficienza dei moduli per produrre più energia a parità di superficie. Un’installazione ottimale e l’impiego di inverter performanti sono passaggi fondamentali. La vera frontiera, però, è nei materiali. Tecnologie innovative come le perovskiti e le celle tandem, che abbinano il silicio ad altri composti, promettono di superare ampiamente le attuali performance. In parallelo, i sistemi di accumulo a batteria sono sempre più determinanti per immagazzinare l’energia prodotta e garantire stabilità alla rete, massimizzando l’autoconsumo.

Dalle case alle campagne: le mille applicazioni del fotovoltaico

Gli impieghi del fotovoltaico si sono moltiplicati, andando ben oltre i tetti delle abitazioni.

L’integrazione architettonica e l’agrivoltaico

Finestre, facciate e tegole solari trasformano gli edifici in generatori di energia pulita. La sinergia tra agricoltura e produzione energetica, con pannelli installati sopra le coltivazioni (agrivoltaico), offre una soluzione che preserva il suolo e produce energia.

Grandi impianti e fotovoltaico galleggiante

I grandi impianti a terra contribuiscono in modo sostanziale al raggiungimento degli obiettivi energetici nazionali. In Italia, la crescita degli impianti di grande taglia (superiori a 1 MW) è stata notevole. L’installazione di pannelli su bacini idrici, inoltre, migliora l’efficienza dei moduli grazie al raffreddamento e non consuma terreno.

Con costi in costante calo e un’innovazione tecnologica che non si arresta, l’energia solare si conferma un asse portante della transizione energetica italiana. Un percorso che costruisce un futuro energetico più indipendente, accessibile e in armonia con il pianeta.