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La temperatura della superficie del Sole (la cosiddetta fotosfera) è più o meno di 6mila gradi Kelvin. Sapendo che il suo comportamento è paragonabile a quello di un corpo nero, si può effettuare il calcolo della potenza complessiva che il Sole emette, e che più o meno è di 9.5 x 10^25 W. Naturalmente questa potenza non si compone di una lunghezza d’onda singola, ma è il risultato di lunghezze d’onda differenti; occorre tener presente, inoltre, che non tutta la radiazione che il Sole emette giunge sul nostro pianeta. La costante solare rappresenta l’energia media che viene irradiata nell’unità di tempo dal Sole su una superficie che si trova al di fuori dell’atmosfera: il suo valore medio è pari a 1353 W/m^2.
Gli effetti delle radiazioni solari sulla Terra
La radiazione del Sole, nel momento in cui entra in contatto con l’atmosfera, subisce una riduzione della potenza che è determinata dai fenomeni di riflessione, di scattering e di assorbimento. Non solo: la radiazione solare ha un contenuto spettrale che mura in conseguenza dello scattering o maggiore assorbimento a cui vanno incontro le grandi lunghezze d’onda. Inoltre, devono essere valutate componenti di tipo indiretto. Insomma, la potenza della radiazione totale che colpisce la superficie del nostro pianeta è inferiore rispetto a quella – per così dire – nominale, e si aggira attorno ai 1000 W/m^2.
Per effettuare misurazioni del genere ci si può servire di strumenti di misura come quelli presenti sul sito www.instrumentation.it e bisogna affidarsi a stime e calcoli effettuati da esperti del settore in funzione di molteplici variabili. Molti sono anche i fattori che influenzano la producibilità di una cella solare, la quale non risponde alla totalità delle frequenze della radiazione incidente in modo costante. Per una cella al silicio, l’efficienza raggiunge i livelli più elevati in corrispondenza dell’intervallo di frequenze della luce visibile. La radiazione incidente sulla superficie, poi, contribuisce a condizionare la producibilità di una cella solare, così come quella di un sistema fotovoltaico.
L’importanza della temperatura per gli impianti fotovoltaici
La temperatura è un’altra delle variabili che vanno a incidere sulle prestazioni di un sistema fotovoltaico. Le celle solari, infatti, sono sensibili alla temperatura proprio come gli altri strumenti a semiconduttore. La band gap di un semiconduttore viene diminuita da un incremento della temperatura: così, a essere modificati sono quasi tutti gli altri parametri. Per un sistema fotovoltaico, a temperature elevate corrisponde un calo della produzione di energia.
Per conoscere quanta energia dovrebbe essere prodotta in un dato momento da un impianto fotovoltaico, non si può fare a meno di sapere la quantità di energia che arriva alla superficie dei moduli fotovoltaici nel momento preso in considerazione, e cioè la radiazione solare utile che corrisponde alle lunghezze d’onda che fanno sì che il processo fotovoltaico possa essere attivato: nel caso delle celle di silicio, sono quelle comprese tra i 300 e i 1.100 nm.