Un pannello solare è un dispositivo destinato ad assorbire energia dai raggi del sole, sia per l’uso immediato che per l’immagazzinamento. Esistono due tipi principali di pannelli solari: moduli fotovoltaici e collettori solari termici. I moduli fotovoltaici hanno lo scopo di convertire l’energia del sole in energia elettrica, per alimentare cose come luci, computer o automobili. I collettori solari termici sono costruiti per assorbire l’energia del sole direttamente come energia termica, e sono spesso utilizzati per riscaldare l’acqua per le docce, o per riscaldare l’acqua che può essere forzata attraverso una struttura per riscaldarla.
Il primo tipo di pannello solare, il modulo fotovoltaico, è in realtà un insieme di un certo numero di celle solari. Più pannelli solari comprendono un array solare o un array fotovoltaico. Le celle solari sono combinate in un singolo pannello solare per facilità d’uso ed economia di scala. Combinandoli in pannelli gestibili, diventano più facili da trasportare e installare e l’elettronica utilizzata per elaborarli può essere condivisa da un numero di celle solari diverse.
Il tipo più comune di pannello solare utilizza silicio cristallino sotto forma di wafer o film sottili costituiti da silicio o tellururo di cadmio. Quando la luce colpisce il pannello solare, parte dell’energia luminosa viene assorbita nel semiconduttore che lo compone, liberando gli elettroni. Questi elettroni vengono quindi forzati in una direzione, creando una corrente, che può quindi essere catturata, convertita e utilizzata per alimentare qualsiasi cosa ci serva. È un concetto abbastanza semplice, ma c’è un affascinante mondo di innovazioni e scoperte attualmente in corso per sbloccare la potenza del pannello solare.
Una delle preoccupazioni più immediate con un pannello solare è come ottenere la massima energia dalla più piccola quantità di superficie. Un pannello solare è costoso e occupa spazio, quindi deve essere economico sia dal punto di vista finanziario che dal punto di vista dell’ingombro, in modo che valga la pena installarli piuttosto che prelevare elettricità da una rete. I pannelli solari di consumo attualmente funzionano con un’efficienza compresa tra il 5% e il 18% circa e questo numero è aumentato significativamente nell’ultimo decennio. Esiste un’industria solida costruita attorno alla produzione di pannelli solari innovativi in grado di assorbire ancora più luce solare e sembra probabile che presto saranno disponibili pannelli solari di consumo a prezzi accessibili che assorbono dal 20% al 30%.
Ci sono anche piani più esotici in serbo per aumentare l’efficienza in modo massiccio, con molti progetti teorici che sperano in un’efficienza fino al 50%. Ciò ha implicazioni per un’ampia gamma di applicazioni, dall’alimentazione delle case all’alimentazione dei veicoli all’alimentazione delle astronavi. Un’altra innovazione nel design dei pannelli solari tenta di rendere i pannelli stessi incredibilmente sottili, trasparenti e flessibili, in modo che possano essere posizionati su cose come finestre, eliminando virtualmente il loro ingombro.
L’altro tipo di pannello solare, il collettore solare termico, è in uso da centinaia di anni in una forma o nell’altra. L’idea è fondamentalmente quella di posizionare uno specchio d’acqua in un contenitore e di fare in modo che quel contenitore assorba quanta più energia luminosa possibile, semplicemente dipingendolo di nero. Questo poi riscalda l’acqua, che può essere utilizzata per molti scopi diversi. Molte persone usano il riscaldamento solare forzato per riscaldare le loro case, facendo scorrere questa acqua calda attraverso tubi nei pavimenti o nelle pareti, che poi si irradia e riscalda l’aria all’interno.