Realizzare cellule solari fotovoltaiche in casa con un forno a microonde
Il maker Dr. Semiconductor dimostra la fabbricazione di cellule al silicio funzionanti con prodotti chimici comuni e riscaldamento a microonde a bassa potenza.
Di Letizia Giugliano
2 min di letturaHuman-Edited, AI-Assisted
Tradotto automaticamente dall’originale inglese Leggi l’originale
La produzione di semiconduttori richiede normalmente camere bianche specializzate, ma il creatore Dr. Semiconductor ha dimostrato un metodo pratico da banco per fabbricare in casa cellule solari al silicio funzionanti. Il processo utilizza prodotti chimici reperibili in commercio e un normale forno a microonde per eseguire la diffusione del fosforo su wafer di silicio grezzi, raggiungendo un'efficienza di conversione iniziale di circa il 5%.
Rivestimento chimico su silicio grezzo
Il flusso di fabbricazione si basa su un approccio fai-da-te all'innovazione nel campo dei semiconduttori, trasformando wafer di silicio grezzi in dispositivi fotovoltaici funzionanti senza attrezzature da fonderia commerciali. Come riportato da Hackaday, la procedura inizia con un wafer di silicio di tipo p grezzo e non modificato, tagliato in forma quadrata. Per creare lo strato di tipo n necessario, si prepara una miscela attiva di drogante al fosforo facendo bollire a fuoco basso 1 mL di tetraetil ortosilicato (TEOS), 0,3 mL di acido fosforico all'85% in peso, 5 mL di etanolo e 0,25 mL di acqua distillata per 30 minuti.
Una volta fatta bollire la miscela chimica, questa viene depositata per centrifugazione sul substrato di silicio. Il maker ha utilizzato una ventola di raffreddamento per computer riadattata come piattaforma rotante per stendere la soluzione in modo uniforme sulla superficie del wafer prima del trattamento termico, dimostrando una tecnica pratica da banco come dettagliato su Hackaday.
Drogaggio termico con un forno a microonde
Per spingere il drogante al fosforo nella matrice del silicio, il wafer rivestito viene inserito in un forno a microonde dedicato. Secondo Hackaday, il forno viene riscaldato in un forno a microonde convenzionale per mezz'ora.
La gestione termica durante questa fase di riscaldamento è cruciale perché i forni a microonde raggiungono rapidamente temperature estreme. L'esperimento video ha dimostrato che far funzionare l'apparecchio a meno del 50% della potenza era necessario per evitare di fondere il wafer di silicio, fornendo comunque calore sufficiente a drogare il materiale e a creare la giunzione del semiconduttore, come spiegato nel servizio di Hackaday.
Applicazione dei contatti ed efficienza misurata
Dopo la fase di diffusione termica, sulla superficie del componente si forma un sottile strato isolante di vetro. Per accedere agli strati attivi sottostanti, questo vetro viene rimosso mediante levigatura o attacco chimico per esporre aree di contatto pulite, secondo Hackaday.
I contatti elettrici vengono poi depositati manualmente: un contatto gallio-indio viene applicato sul lato posteriore in silicio di tipo p, mentre un pezzo di indio elementare viene posto sulla faccia in silicio drogato con fosforo. La cellula prototipo finita realizzata nel progetto ha generato un'efficienza di circa il 5%. La fonte osserva che le iterazioni future potrebbero migliorare le prestazioni di questo esperimento nel campo delle energie rinnovabili operando in una camera bianca, aggiungendo un rivestimento antiriflesso e ottimizzando la resistenza di contatto.
Leggi anche su The Patent: Dal prototipo a 1.750 badge personalizzati per Hack The North · Le guide d'onda ottiche trasformano fogli flessibili in sensori dinamici di forma
