Содержание
- Теория позади медной ячейки
- Подготовка медной пластины
- Солнечная батарея в бутылке
- Проводные ячейки вместе, чтобы увеличить мощность
Солнечная панель - это набор солнечных элементов, и, хотя вы можете создать панель самостоятельно, используя элементы, которые вы покупаете онлайн, она намного холоднее и более поучительна для создания собственных элементов из найденных материалов. Немного больше, чем лист медной вспышки и немного соленой воды, вы можете генерировать измеримый электрический ток от солнечного света. Сам по себе этот тип ячеек не генерирует много электричества, но если бы вы построили многие из них и подключили их последовательно, вы могли бы выработать достаточно тока, чтобы зарядить батарею или зажечь лампочку.
Теория позади медной ячейки
Когда Генрих Герц открыл фотоэлектрический эффект, у него не было доступа к легированным кремниевым чипам, но у него были металлические пластины. Возможно, одной из пластин была медь, которая окислялась под воздействием атмосферы, потому что оксид меди был одним из первых материалов, в которых наблюдалось это явление. Довольно легко нанести слой оксида меди на медный лист. Все, что вам нужно сделать, это добавить тепла.
Оксид меди является полупроводником, и если вы погрузите пластину в соленую воду и подвергнете ее воздействию солнечного света, электроны вытекут из пластины в соленую воду. Установите чистую медную пластину в воде, чтобы она действовала как анод, и электроны текут к ней. Если вы соедините две пластины с измерителем, электроны будут течь обратно к исходной пластине через измеритель, и измеритель регистрирует электрический ток.
Подготовка медной пластины
Для этого проекта вам понадобится около половины квадратных футов меди, которую вы можете найти в большинстве магазинов оборудования. Разрежьте его на две равные части, используя жестяные ножницы. Вымойте медные кусочки с мылом и водой, чтобы удалить жир, а затем поместите один лист на горелку электрической плиты. Кусок должен быть достаточно большим, чтобы покрыть горелку.
Включите нагрев до максимальной настройки и наблюдайте. Цвета на медном куске усиливаются, а затем начинают темнеть с покрытием из оксида меди. Подождите, пока медь станет черным, а затем дайте ему готовиться еще 30 минут. Выключите огонь и дайте меди остыть на горелке.
Когда пластина охлаждается, медь и оксид меди сокращаются с разной скоростью, и черное покрытие начинает отслаиваться. Когда пластина полностью остынет, снимите пластину и аккуратно стряхните весь отслаивающийся материал. Под ним красный слой оксида меди. Не стирайте это - это полупроводящий слой, который вам нужен.
Солнечная батарея в бутылке
Прозрачная пластиковая литровая бутылка делает подходящую емкость для вашего солнечного элемента. Разрежьте бутылку вокруг середины и удалите верхнюю часть, чтобы у вас был открытый контейнер. Согните медную пластину, которую вы нагревали, в полукруг и поместите ее внутрь бутылки, чтобы она упиралась в боковую сторону. Сторона, обращенная к горелке, должна быть обращена к наружной стороне бутылки. Согните медную пластину, которую вы не нагревали, до аналогичной формы и установите ее на противоположной стороне бутылки. Пластины не должны касаться.
Смешайте две столовые ложки поваренной соли в стакан, содержащий около 2 чашек теплой воды, и перемешивайте, пока соль не растворится. Налейте соленую воду в пластиковую бутылку, наполнив ее примерно на 3/4. Вершины металлических пластин должны быть над водой, чтобы вы могли прикреплять зажимы аллигатора. Ваша клетка теперь готова генерировать электричество.
Выньте ячейку снаружи и поместите ее на стол так, чтобы окисленная пластина была обращена к солнцу. Подсоедините счетчик к пластинам с помощью зажимов типа «крокодил» и настройте счетчик для регистрации микроампер тока. Когда камера находится на полном солнце, измеритель должен регистрировать от 33 до 50 микроампер. Переключите измеритель, чтобы измерить вольт, и вы должны заметить напряжение около 0,25 вольт. Чтобы рассчитать максимальную мощность (P), которую обеспечивает элемент, умножьте максимальный ток (I) на напряжение (В), чтобы получить 0,00005 ампер x 0,25 вольт = 0,0000125 Вт или 12,5 микроватт. Формула, выражающая это соотношение: P = V x I.
Проводные ячейки вместе, чтобы увеличить мощность
Солнечная панель - это просто набор солнечных элементов, соединенных последовательно. Хотя ячейки на коммерческих панелях плоские, можно создать панель типа «ячейки в бутылке». Начните с двух бутылочных клеток. Соедините анод на одном из них, который является чистой медной пластиной, с катодом другого, который является пластиной с отложением оксида меди, с помощью провода с зажимами из кожи аллигатора. Подключите счетчик к двум не подключенным пластинам. Поскольку вы удваиваете напряжение путем последовательного соединения двух ячеек, вы удваиваете мощность вашего массива по формуле P = 2V x I. Вы можете подключить столько ячеек последовательно, сколько захотите. Каждая новая ячейка увеличивает напряжение на 0,25 вольт.