Соларната батерия е устройство за преобразуване на слънчевата енергия в електричество. Високоефективните слънчеви клетки, които можете да закупите в Radio Shack и други магазини, са направени от специално обработен силиций и изискват огромни фабрики, високи температури, специално почистване и много пари.
Ако сме готови да разменим ефективността за възможността да направим наши собствени кухненски слънчеви панели, използвайки материали от железария, можем да демонстрираме работещ слънчев панел за около час.
Нашата слънчева клетка е направена от меден оксид вместо от силиций. Медният оксид е един от първите материали, в които учените откриха фотоволтаичния ефект, при който светлината предизвиква протичане на електричество в материала.
Мисли за това как да се обясни фотоелектричният ефект е това, което доведе Алберт Айнщайн до Нобеловата награда за физика и до теорията на относителността.
Материали.
1. Меден лист от железария. Обикновено струва около 150 рубли. за 0,9 кв.м.Необходими са ни приблизително 45 кв.см.
2. Две щипки тип крокодил.
3.Чувствителен микроамперметър, който може да измерва интервали между 10 и 50 микроампера. Radio Shack продава малки мултиметри с LCD монитор, но можете да използвате обикновен.
4. Електрическа фурна. Кухненската ми печка е газова, така че купих малка електрическа печка с една намотка за около 750 рубли. Малки горелки от 700 вата вероятно няма да работят - необходими са поне 1100 вата, за да накарате горелката да стане червена.
5. Пластмасова бутилка с отрязано гърло. Използвах бутилка минерална вода от 2 литра.
6. Трапезна сол. Ще ни трябват няколко супени лъжици.
7. Чешмяна вода.
8. Шкурка или бормашина с такава приставка (абразив)
9. Ламарина.
Производство.
Ето я горелката.
Първо трябва да отрежете парче мед, така че да е с размерите на електрическа печка. Измийте ръцете си, за да не оставите мазни или други петна. Също така измийте медния лист с почистващ препарат, за да отстраните всякакви мазнини или други петна. Използвайте шкурка или абразивна четка, за да отстраните напълно медното защитно покритие, така че да се отстрани всеки сулфид или друга лека корозия.
След това поставете чист меден лист върху котлона (електрически) и го включете на максимум.
Медта ще започне да се нагрява и окислява, на повърхността й ще видите красиви червено-оранжеви петна.
Когато медта се нагрее още повече, многоцветните петна ще започнат да се заменят с черен меден оксид.
Всички цветове изчезват, когато спиралата вече е червена.
Когато горелката свети, медният лист ще бъде покрит с черен меден оксид. Оставете да се готви още половин час, за да стане плътен черният слой. Това е важно, защото дебелото покритие ще се отлепи лесно, докато тънкото покритие ще остане залепено върху медта.
След половин час готвене изключете котлона. Оставете горещ бакър върху горелката да изстине бавно. Ако го охладите твърде бързо, върху медта ще полепне черен оксиден филм.
Докато медта се охлажда, тя се свива. Черният меден оксид също се свива. Но те се свиват с различна скорост, което кара черния меден оксид да се отлепи.
Скоро големи парчета ще започнат да падат, смешно е да гледате))
След като медта се охлади до стайна температура (това отнема приблизително 20 минути), по-голямата част от черния оксиден филм ще изчезне. Леко търкане с ръце под течаща вода ще премахне повечето от малките парчета. НЕ се опитвайте да премахнете упорити петна и не огъвайте листа - може да повредите тънкия слой меден оксид, който е точно това, от което се нуждаем.
Останалата част от сглобяването е много бързо и лесно.
Нарежете втория меден лист със същия размер като първия (загрят) ВНИМАТЕЛНО огънете и двете части, така че да паснат в пластмасовата бутилка, без да се допират.
Прикрепете скоби тип алигатор към двете плочи. Свържете проводника от чиста мед към положителния, а проводника от оксидната пластина към отрицателния.
Сега смесете няколко супени лъжици сол в малко гореща чешмяна вода. Разбъркайте, докато цялата сол се разтвори. Внимателно изсипете сместа в бутилката (където са чиниите), оставяйки около 2,5 см от краищата на чиниите.
На снимката по-горе готовата слънчева батерия е В СЯНКАТА, амперметърът показва приблизително 6 милиампера. Но дори и на тъмно тази батерия ще произведе няколко милиампера))
Тази снимка показва батерията на светлина, а амперметърът показва 34 милиампера, понякога батерията може да даде 50 милиампера или дори повече.
Как работи?
Медният оксид е полупроводник.Това е междинен проводник, където електричеството може да тече свободно, и изолатор, където електроните са здраво свързани с техните атоми и не текат свободно.
В полупроводника има пролука, наречена забранена зона между електроните, които са здраво свързани с атома, и електроните, които са по-далеч от атома, които могат да се движат свободно и да провеждат електричество.
Електроните не могат да останат в забранената зона. Електронът може да даде само малко енергия и да се премести от ядрото на атома в забранената зона. Електронът трябва да получи достатъчно енергия, за да се придвижи по-далеч от ядрото, извън забранената зона.
По същия начин електрон извън забранената лента не може да загуби малко енергия и само да падне малко по-близо до ядрото. Той трябва да загуби достатъчно енергия, за да премине през забранената лента в областта, където електроните могат да избягат.
Когато слънчевата светлина удари електрони в меден оксид, някои от електроните получават достатъчно енергия от слънчевата светлина, за да прескочат забранената лента и да станат свободни да провеждат електричество.
Свободните електрони се преместват в солената вода, след това в чистата медна плоча, в жицата, през амперметъра и обратно в окислената плоча.
Докато електроните се движат през амперметъра, виждаме работа (ампери). Когато сянка падне върху слънчев панел, електроните се движат по-бавно и милиамперите са по-ниски.
Бележка за енергията.
Батерията произвежда 50 милиампера при 0,25 волта.
Това е 0,0000125 вата (12,5 микровата).
Не се опитвайте да запалите електрическа крушка))) ще са необходими акри батерии, за да осветите къща. Нашият модел е експериментален и може да се използва като сензор за светлина.
0,0000125 вата (12,5 микровата) за батерия от 0,01 квадратен метър, или 1,25 миливата на квадратен метър.За да освети 100-ватова крушка, ще са необходими 80 000 квадратни метра меден оксид за осветената от слънцето страна и 80 000 квадратни метра мед за тъмния електрод. За да работите с 1000-ватова пещ, ще ви трябват 800 000 квадратни метра меден оксид и още 800 000 квадратни метра обикновена мед, или 1 600 000 квадратни метра общо. Ако трябваше да се монтира на покрива на къща, всяка къща щеше да е дълга 282 метра и широка 282 метра, като се вземе предвид всичко, за което трябваше електричество, имаше една печка.
Има 17 222 256,7 квадратни фута в 1 600 000 квадратни фута. Ако медното покритие струва $5 на квадратен фут, само медта ще струва $86,110,283.50 USD. Правейки това една десета от дебелината, това може да се намали до $8,611,028.35. Тъй като купувате на едро, можете да го получите за половината от това, или около $4,300,000.00.
Ако сте използвали силициеви слънчеви панели, струващи $4 на ват, бихте могли да управлявате същата пещ за $4,000.00. Но панелите биха били само около 10 квадратни метра.
Или за около един долар можете да построите слънчева пещ от алуминиево фолио и картон. За около $20 можете да построите много хубава алуминиева параболична слънчева печка, която може да се полира.
Плоска слънчева клетка
Направих по-преносима версия на слънчевия панел в плосък дизайн. Използвах прозрачна пластмасова обложка за CD като прозорец и силиконово лепило, за да държа парчетата заедно и да ги изолирам едно от друго.
Първо правим оксид от мед, както в първата част.Запояваме изолиран меден проводник към ъгъла на оксидната плоча, това ще бъде минус (отрицателен полюс).
Положителната пластина е U-образно парче чиста мед, малко по-голямо от оксидното (ще разберете как на снимките по-долу))) запояваме проводник към ъгъла му, този път плюс.
Първо залепваме медната плоча U към пластмасовия прозорец. Използвайте много силиконово лепило, за да не проникне солената вода. Уверете се, че спойката е или изцяло покрита с лепило, или извън U лепилото, както е показано на снимката (по-добре е напълно покрито с лепило).
Снимката по-долу показва задната страна на слънчевия панел (страната, която не е обърната към слънцето).
Снимката по-долу показва предната страна на слънчевия панел (страната, която ще гледа към слънцето). Имайте предвид, че силиконовото лепило не покрива напълно медта, тъй като част от медта в крайна сметка трябва да е в контакт със солена вода.
Нанесете лепило върху чиста медна плоча. Този слой ще действа като изолатор между чистата медна плоча и оксидната плоча и трябва да е достатъчно дебел, за да остави малко пространство за солена вода. Отново, не цялата мед е покрита, така че ще има много мед в контакт с водата.
Внимателно залепете оксидната плоча върху този слой. Искате да натиснете достатъчно силно, за да сте сигурни, че лепилото обгражда всички празнини, но не толкова силно, че двете плочи да се докосват.
Снимката по-долу показва задната страна на слънчевия панел (страната, която не е обърната към слънцето).
Снимката по-долу показва предната страна на слънчевия панел (страната, която ще гледа към слънцето).Имайте предвид, че добавих допълнително лепило, за да оформя тръбата отгоре, за да прилича на изливане на солена вода.
Снимката не показва допълнителното покритие от лепило около периметъра, за да се предотврати изтичането на вода, но трябва да го направите. Оставете лепилото да изсъхне, преди да преминете към следващата стъпка.
След това използвайте голям капкомер, за да добавите солена вода. Напълнете батерията почти до върха на медната плоча, докато водата почти изтече. След това запечатайте дупката с капка лепило и оставете лепилото да изсъхне поне половин час.
На снимката по-горе можете да видите слънчевия панел с плосък панел в действие при ярка слънчева светлина. Дава приблизително 36 микроампера. Можете също така да видите допълнителна топка лепило около краищата на плочите и запълване на горната част на тръбата.
И накрая, на друга снимка има сянка на автора. Обърнете внимание, че сега амперметърът отчита приблизително 4 микроампера, тъй като върху него не свети слънчева светлина.
