L’energia solare rappresenta la fonte primaria di energia presente sulla Terra e, rispetto al fabbisogno energetico, può essere considerata una fonte di energia alternativa ai combustibili fossili e nucleari, rinnovabile e pulita.

L’energia solare può essere convertita direttamente in elettricità impiegando sistemi fotovoltaici, oppure in calore che, a sua volta, può essere utilizzato come tale o trasformato in altre forme di energia.

L’energia solare

Il Sole è la stella del nostro sistema solare attorno alla quale orbita la Terra a 149,5 milioni di chilometri di distanza. Il Sole, costituito prevalentemente da idrogeno ed elio, rappresenta un’enorme sorgente di energia: all’interno del suo nucleo avvengono reazioni di fusione nucleare che trasformano idrogeno in elio, con produzione di una grande quantità di energia, secondo la nota equazione massa-energia di A. Einstein E = mc2.

Tale energia viene irraggiata nello spazio sotto forma di radiazioni elettromagnetiche o fotoni (radiazione solare), flussi di particelle (vento solare) e neutrini. Nonostante solo una piccola frazione di energia solare colpisca la superficie terrestre, essa è sufficiente per consentire la vita sulla Terra. Si calcola che ogni anno 178.000 Terawatt di energia pulita raggiungano la Terra, ovvero 15.000 volte il fabbisogno dell’uomo. L’insolazione media varia in funzione delle latitudini, cioè a seconda della diversa inclinazione con la quale la luce incide sulla superficie terrestre: in condizioni di cielo limpido, quando il Sole si trova allo zenit (cioè i raggi incidono perpendicolarmente sulla superficie), la potenza che raggiunge la superficie del nostro pianeta è pari a circa 1.000 W/m2.

La generazione di una forza elettromotrice a causa dell’incidenza di una radiazione luminosa si definisce effetto fotovoltaico, ovvero un fenomeno fisico che si realizza quando un elettrone presente nella banda di valenza di un materiale compie un “salto energetico” nella banda di conduzione in seguito all’assorbimento di un fotone.

Infatti, quando una radiazione elettromagnetica colpisce un materiale può, in determinate condizioni, cedere energia agli elettroni più esterni degli atomi del materiale che, eccitandosi, possono allontanarsi dall’atomo di origine, lasciando una lacuna elettronica, anch’essa in grado di muoversi, e creando così le condizioni per generare una corrente elettrica.

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