Come Costruire un Pannello Fotovoltaico

Le celle solari convertono l'energia solare in elettricità, allo stesso modo in cui le piante convertono la luce del sole in nutrimento attraverso la fotosintesi. I pannelli fotovoltaici sfruttano il sole per eccitare gli elettroni in un semiconduttore, facendolo spostare da un'orbita più vicina al nucleo ad una più alta. I pannelli in commercio usano il silicio come semiconduttore, ma in questo articolo vedremo un modo per costruirne uno con materiali più accessibili.

Metodo 1

Metodo 1 di 3:

Trattare il vetro

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1
Procurati due pezzi di vetro della stessa dimensione. I vetrini del microscopio sono perfetti.
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Puliscili con dell'alcol. Una volta puliti maneggiali dai bordi.
3
Misurane la conduttività. Tocca la superficie dei vetrini con le punte di un tester. Una volta stabilito qual è il lato più conduttivo, accoppia i vetrini con il lato conduttivo all'esterno.
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Unisci i vetrini usando dello scotch sul lato interno.
5
Applica una soluzione di diossido di titanio sui vetrini. Mettine due gocce su ogni lato e distribuiscile in maniera uniforme.
- Puoi migliorare la presa del diossido di titanio applicando prima una mano di ossido di stagno.
6
Togli lo scotch e separa i due vetrini. Ora dovrai trattarli separatamente.
- Mettine uno su una griglia elettrica per tutta la notte in modo da cuocere la patina di titanio.
- Lava l'altro e mettilo al riparo dalla polvere.
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Prepara del colorante in un piatto piano. Puoi usare del succo di lamponi, more o melograno, oppure un infuso di petali di ibisco.
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Metti il vetrino ricoperto di titanio nel colorante, con il lato verniciato verso il basso. Lascia a mollo per dieci minuti.
9
Pulisci con alcol l'altro vetrino. Esegui questa operazione mentre l'altro vetrino è a mollo nel colorante.
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Ricontrolla la conduttività con il tester. Disegna un + con un pennarello sul lato meno conduttivo.
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Applica un rivestimento in carbonio sul lato conduttivo. Puoi farlo passando una matita sulla superficie, oppure applicando un lubrificante a base di grafite. Copri l'intera superficie.
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Tira fuori dal piatto con il colorante il vetrino trattato con il diossido di titanio. Sciacqualo due volte, prima con acqua deionizzata e poi con alcol. Asciuga con un panno pulito.

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Metodo 2

Metodo 2 di 3:

Assemblare il pannello

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1
Metti il vetrino trattato con il carbonio sull'altro trattato con il titanio, in modo che i due rivestimenti siano a contatto. Sfalsa i due vetrini di circa 5mm. Usa delle mollette sul lato lungo per tenerli insieme.
2
Applica due gocce di una soluzione iodurata su entrambi i vetrini. Lascia che si impregnino completamente. Aprili leggermente per far penetrare meglio il liquido.
- La soluzione iodurata permetterà agli elettroni di passare dal vetrino trattato con il titanio a quello trattato con il carbonio, se esposti ad una fonte di luce. Questa soluzione viene anche detta “elettrolitica”.
3
Elimina la soluzione in eccesso.

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Metodo 3

Metodo 3 di 3:

Attivare e testare il pannello

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1
Attacca una pinza a coccodrillo ad ognuno dei due vetrini.
2
Collega il cavo nero del tester al vetrino trattato con il titanio. Questo è l'elettrodo negativo del pannello, ovvero il catodo.
3
Collega il cavo rosso del tester al vetrino trattato con il carbonio. Questo è l'elettrodo positivo, o anodo (in precedenza avevi segnato il vetrino con un +).
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Esponi la cella solare ad una fonte di luce, con il catodo verso la fonte. Se sei a scuola, puoi piazzare i vetrini sulla lente di un proiettore. A casa puoi usare un'altra lampada o il sole stesso.
5
Misura la corrente e il voltaggio generato dal pannello con il tester. Esegui la misurazione prima e dopo l'esposizione alla luce.

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Consigli

Puoi costruire un pannello solare anche con due piccoli fogli di rame, mettendone uno su una piastra riscaldata per mezz'ora, fino ad annerirlo. Lascialo raffreddare e rimuovi la patina nera di ossido rameico, ma lascia la sottostante patina rossa di ossido rameoso. Essa fungerà da semiconduttore. Non dovrai applicare alcuna sostanza al rame, e userai della semplice acqua salata come soluzione elettrolitica.

Avvertenze

Né il vetro né il rame producono una grande quantità di corrente elettrica. Il silicio viene usato perché è più efficiente dei materiali usati in questo articolo. Le singole celle al silicio vengono poi montate insieme a formare i pannelli fotovoltaici.