How do solar panels work? - Richard Komp

Traduttore: Patrizia C Romeo Tomasini Revisore: Elena Montrasio

The Earth intercepts a lot of solar power:

La Terra intercetta una gran quantità di energia solare:

173 thousand terawatts.

173.000 terawatt.

That's ten thousand times more power than the planet's population uses.

In pratica diecimila volte quella usata dagli abitanti del pianeta.

So is it possible that one day

È possibile che un giorno

the world could be completely reliant on solar energy?

il mondo riesca a contare esclusivamente sull'energia solare ?

To answer that question,

Per rispondere alla domanda,

we first need to examine how solar panels convert solar energy to electrical energy.

dobbiamo prima esaminare in che modo i pannelli solari

convertono l'energia solare in energia elettrica.

Solar panels are made up of smaller units called solar cells.

I pannelli solari sono fatti di unità più piccole, chiamate celle fotovoltaiche.

The most common solar cells are made from silicon,

Le celle fotovoltaiche più comuni sono di silicio,

a semiconductor that is the second most abundant element on Earth.

un semiconduttore che è il secondo elemento più abbondante sulla Terra.

In a solar cell,

In una cella fotovoltaica, il silicio cristallino

crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.

si trova in mezzo a due strati conduttivi.

Each silicon atom is connected to its neighbors by four strong bonds,

Ogni atomo di silicio è collegato a quelli circostanti attraverso 4 legami forti,

which keep the electrons in place so no current can flow.

che tengono gli elettroni al loro posto, quindi la corrente non può fluire.

Here's the key:

Ed ecco la chiave:

a silicon solar cell uses two different layers of silicon.

una cella fotovoltaica usa due diversi strati di silicio.

An n-type silicon has extra electrons,

Un silicio di tipo n, che ha degli elettroni in più,

and p-type silicon has extra spaces for electrons, called holes.

e un silicio di tipo p che ha spazi extra per gli elettroni, chiamati lacune.

Where the two types of silicon meet,

Nel punto in cui i due tipi di silicio s'incontrano,

electrons can wander across the p/n junction,

gli elettroni possono passare attraverso la giunzione p/n,

leaving a positive charge on one side

lasciando una carica positiva da un lato

and creating negative charge on the other.

e creando una carica negativa dall'altro.

You can think of light as the flow of tiny particles

Si può immaginare la luce come flusso di minuscole particelle

called photons,

dette fotoni,

shooting out from the Sun.

che fuoriescono dal sole.

When one of these photons strikes the silicon cell with enough energy,

Quando un fotone colpisce la cella fotovoltaica con energia sufficiente,

it can knock an electron from its bond, leaving a hole.

riesce a staccare un elettrone dal suo legame, creando una lacuna.

The negatively charged electron and location of the positively charged hole

L'elettrone di carica negativa

e la posizione della lacuna di carica positiva,

are now free to move around.

sono ora libere di muoversi.

But because of the electric field at the p/n junction,

Ma a causa del campo elettrico alla giunzione p/n,

they'll only go one way.

andranno in una sola direzione.

The electron is drawn to the n-side,

L'elettrone è attratto verso il lato n,

while the hole is drawn to the p-side.

mentre la lacuna è attratta verso il lato p.

The mobile electrons are collected by thin metal fingers at the top of the cell.

Gli elettroni in movimento vengono raccolti

da sottili dita metalliche alla sommità della cella.

From there, they flow through an external circuit,

Di qui, fluiscono attraverso un circuito esterno,

doing electrical work,

producendo un lavoro elettrico, come accendere una lampadina,

like powering a lightbulb,

before returning through the conductive aluminum sheet on the back.

prima di riattraversare il foglio conduttore di alluminio sul retro.

Each silicon cell only puts out half a volt,

Ciascuna cella fotovoltaica emette solo mezzo volt,

but you can string them together in modules to get more power.

ma è possibile combinarle in moduli per ottenere una potenza maggiore.

Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,

Dodici celle fotovoltaiche bastano per ricaricare un cellulare,

while it takes many modules to power an entire house.

ma ne servono diversi moduli per fornire energia a una casa.

Electrons are the only moving parts in a solar cell,

Gli elettroni sono le uniche parti mobili in una cella fotovoltaica

and they all go back where they came from.

e tutti ritornano al punto di partenza.

There's nothing to get worn out or used up,

Non c'è nulla da usare o da consumare,

so solar cells can last for decades.

quindi le celle fotovoltaiche possono durare anche per decenni.

So what's stopping us from being completely reliant on solar power?

Ma allora, cosa ci impedisce di affidarci completamente all'energia solare?

There are political factors at play,

Ci sono in gioco fattori politici, per non parlare poi delle imprese

not to mention businesses that lobby to maintain the status quo.

che fanno pressione per mantenere lo status quo.

But for now, let's focus on the physical and logistical challenges,

Ma per ora, concentriamoci sulle sfide fisiche e logistiche

la più evidente delle quali

and the most obvious of those

is that solar energy is unevenly distributed across the planet.

è che l'energia solare non è distribuita uniformemente sul pianeta

Some areas are sunnier than others.

Alcune aree sono più soleggiate di altre.

It's also inconsistent.

Ed è anche mutevole.

Less solar energy is available on cloudy days or at night.

Di notte o in giorni nuvolosi, c'è meno energia solare a disposizione.

So a total reliance would require

Per potersi affidare completamente al solare,

efficient ways to get electricity from sunny spots to cloudy ones,

ci vorrebbero metodi efficaci per portare energia elettrica

dalle località soleggiate a quelle nuvolose

and effective storage of energy.

e anche un valido sistema per la conservazione dell'energia.

The efficiency of the cell itself is a challenge, too.

L'efficienza stessa della cella fotovoltaica viene messa a dura prova.

If sunlight is reflected instead of absorbed,

Se la luce del sole viene riflessa invece di essere assorbita,

or if dislodged electrons fall back into a hole before going through the circuit,

o se gli elettroni che si distaccano vanno a ricadere in una lacuna

prima di attraversare il circuito,

that photon's energy is lost.

quell'energia fotonica va perduta.

The most efficient solar cell yet

Anche la cella fotovoltaica più efficiente

still only converts 46% of the available sunlight to electricity,

converte solo il 46% della luce solare disponibile in energia elettrica

and most commercial systems are currently 15-20% efficient.

e gran parte degli impianti in commercio ha un'efficienza del 15-20%.

In spite of these limitations,

In realtà, nonostante questi limiti,

it actually would be possible

oggi sarebbe possibile

to power the entire world with today's solar technology.

fornire energia al mondo intero usando la tecnologia solare disponibile.

We'd need the funding to build the infrastructure

Servirebbero fondi per la costruzione di infrastrutture

and a good deal of space.

e anche un bel po' di spazio.

Estimates range from tens to hundreds of thousands of square miles,

Le stime variano da decine a centinaia di migliaia di chilometri quadrati.

che sembrano tantissimi,

which seems like a lot,

but the Sahara Desert alone is over 3 million square miles in area.

ma il solo deserto del Sahara, ad esempio,

ha una superficie di 8 milioni di chilometri quadrati.

Nel frattempo, le celle fotovoltaiche stanno migliorando, calano di prezzo

Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,

and are competing with electricity from the grid.

e sono in competizione con l'energia elettrica della rete.

And innovations, like floating solar farms, may change the landscape entirely.

Innovazioni come le fattorie solari galleggianti

potrebbero cambiare totalmente lo scenario.

Thought experiments aside,

Esperimenti a parte, però,

there's the fact that over a billion people

resta il fatto che più di un miliardo di persone

don't have access to a reliable electric grid,

non hanno accesso a una rete elettrica affidabile,

especially in developing countries,

specie nei paesi in via di sviluppo,

many of which are sunny.

in molti dei quali il sole abbonda.

So in places like that,

In questi luoghi,

solar energy is already much cheaper and safer than available alternatives,

l'energia solare è già molto più economica e sicura

rispetto alle alternative disponibili,

like kerosene.

come il kerosene.

For say, Finland or Seattle, though,

Per Paesi come la Finlandia o come Seattle, invece,

effective solar energy may still be a little way off.

un sistema efficace di energia solare forse è ancora di là da venire.