Materiale usato: COSA FARE E COSA OSSERVARE - INFN-LNL

Materiale usato:
•
•
•
•
Faretto
Foglio nero
Tester usato come voltmetro (fs=20 V CC)
Tutto il necessario per costruire un plastico:
legno e strumenti per la sua lavorazione, cartoncino, materiale elettrico (forbici, cavi, morsetti, ecc.),
silicone, plexiglass, erba finta, stecchini, colori acrilici e bombolette spray, pennelli, lampade fotovoltaiche,
led bianchi e rossi ad intermittenza, colla, due interruttori e una scatola per materiale elettrico.
COSA FARE E COSA OSSERVARE:
1. Accendete il faretto, rivolto verso le celle. Poi avviate il tester che verrà usato come voltmetro, con
fondoscala 20 V in corrente continua. Potrete ora sapere, osservando i valori restituiti dal tester, la quantità
di tensione di energia elettrica con cui le celle fotovoltaiche vanno a caricare le batterie del circuito senza
nessun led collegato. Provate a passare una mano sopra le celle! I valori cominceranno a scendere e ad
oscillare per la mancanza di irraggiamento della superficie fotovoltaica.
2. Lasciate caricare le batterie per circa 3-4 minuti, fino a quando i valori del voltmetro non si aggireranno
intorno ai 6,30 - 6,50 V.
3. Spegnete il faretto e alzate il secondo interruttore, quello relativo alle luci della piattaforma fotovoltaica e
dell'edificio sulla terraferma. Osserverete subito il calo di tensione; i led rossi cominceranno a lampeggiare e
si accenderanno i led bianchi dell'edificio vicino al faro; più aspetterete, più le batterie (entrate in uso poiché
le celle non producevano più energia) si scaricheranno. Aspettate finché i valori del tester non raggiungono i
2,50 V: a questo punto i led bianchi dell'edificio si saranno spenti, mentre quelli rossi della piattaforma
avranno rallentato il loro lampeggio.
4. Abbassate ora il secondo interruttore e alzate il primo, quello relativo alle luci del faro: con valori di tensione
attorno ai 2,70 V, il led lampeggerà molto poco. Accendete allora il faretto. Subito la tensione comincerà a
salire, ma controllate che non superi 5,00 V, altrimenti il carico per il led sarà troppo! Posizionate il foglio
nero tra la riproduzione del faro e il faretto accesso, così da poter vedere meglio il lampeggio del led, il quale
è aumentato dopo che le celle hanno ricominciato a produrre corrente.
5. Alzate anche il secondo interruttore: l'intermittenza del faro diminuirà, la tensione raggiungerà stabilmente
circa 2,80 V e le luci di tutto il plastico saranno accese!
6. Infine, spegnete il faretto. Rimarranno accesi solo i led rossi lampeggianti della piattaforma in mare. Quando
avrete osservato, abbassate tutti gli interruttori e spegnete il tester.
7. Un'ultima esperienza che potete fare è osservare il funzionamento delle classiche lampade solari da giardino:
durante il giorno incamerano l'energia elettrica in una pila, la quale durante la notte alimenta un led. Questo
meccanismo è controllato da una fotoresistenza, in grado di captare se è giorno o notte in base alla luminosità
circostante. Lo stesso circuito è stato applicato all'edificio sulla piattaforma fotovoltaica: provate a coprire
bene, senza premere, la fotoresistenza sul tetto e vedrete accendersi la luce all'interno!
SPIEGAZIONE DEL FENOMENO:
La conversione fotovoltaica è un fenomeno fisico che permette
di trasformare direttamente l'energia luminosa in energia
elettrica in strutture elementari, le celle fotovoltaiche.
Questi dispositivi sono realizzati in strati di materiale
semiconduttore, il primo detto strato finestra - n - (carico di
elettroni – particelle negative) e il secondo detto strato
assorbente - p - (più spesso del precedente e con un eccesso
di cariche positive). Ogni particella di luce che arriva sulla cella
(fotone) è in grado di liberare due elettroni, i quali passano
nello strato finestra dove si crea l’eccesso di cariche negative;
così si viene a creare una circolazione di corrente (gli elettroni
tendono ad andare nello strato assorbente, ma non possono a causa di una barriera di potenziale) che si può
sfruttare collegando un conduttore a ciascuno degli strati.
Professori referenti: Cecchinel C., Piai A., Ferracin A.
Assistenza tecnica:
Lorenzon G.
Alunni della 4AG : Corazza M. - Ciripan D. - De Martin P. - Diacinti A. - Favero G.
ISISS M. Casagrande
Pieve di Soligo (TV)