Sådan laver du et solpanel til en videnskabsprojekt

Et solpanel er en række solceller, og selvom du selv kan opbygge et panel med celler, du køber online, er det langt køligere og mere lærerigt at opbygge dine egne celler ud af fundne materialer. Med lidt mere end et ark kobber blinkende og noget saltvand, kan du generere en målbar elektrisk strøm fra sollys. I sig selv producerer denne type celle ikke meget elektricitet, men hvis du skulle bygge mange af dem og binde dem i serie, kan du udvikle nok strøm til at oplade et batteri eller tænde en pære.

Teori Bag kobbercellen

Da Heinrich Hertz opdagede den fotoelektriske effekt, havde han ikke adgang til dopede siliciumchips, men han havde metalplader. En af pladerne kan have været kobber, som havde oxideret ved udsættelse for atmosfæren, fordi kobberoxid var et af de første materialer, der blev observeret for at vise dette fænomen. Det er ret nemt at deponere et lag af kobberoxid på et kobberark. Alt du skal gøre er at tilføje varme.

Kuprogenoxid er en halvleder, og hvis du fordyber pladen i saltvand og udsætter den for sollys, strømmer elektroner fra pladen ind i saltvandet. Sæt en ren kobberplade i vandet for at fungere som en anode, og elektronerne flyder til det. Hvis du forbinder de to plader med en meter, strømmer elektronerne tilbage til den originale plade gennem måleren, og måleren registrerer den elektriske strøm.

Klargøring af kobberpladen

Du skal bruge omkring en halv kvadratmeter kobber blinker til dette projekt, som du kan finde på de fleste hardware butikker. Skær det i to lige stykker med tin snips. Vask kobberstykkerne med sæbe og vand for at fjerne fedt, og læg derefter et ark på brænderen i en elkomfur. Stykket skal være stort nok til at dække brænderen.

Tænd varmen til sin højeste indstilling og se. Farverne på kobberstykket intensiveres, og derefter begynder at mørkere med en belægning af kobberoxid. Vent på, at kobberet bliver sort, og lad det koge i yderligere 30 minutter. Sluk for varmen og lad kobberet afkøles på brænderen.

Når pladen køler, krymper kobberet og kobberoxidet i forskellige hastigheder, og den sorte belægning begynder at flakke væk. Når pladen er helt kølig, skal du fjerne pladen og forsigtigt børste af alt det fladende materiale. Under er det et rødt lag af kobberoxid. Du må ikke gnide det fri - dette er det halvledende lag, du har brug for.

En solcelle i en flaske

En klar plast-1-liters flaske gør en passende beholder til din solcelle . Skær flasken rundt om midten og fjern toppen, så du har en åben beholder. Bøj den kobberplade, du opvarmede i en halvcirkel, og pass den i flasken, så den hviler mod siden. Den side, der vender op på brænderen, skal være på ydersiden af ​​flasken. Bøj kobberpladen, du ikke varmer i en lignende form og sæt den i den modsatte side af flasken. Pladerne bør ikke røre.

Bland to spiseskefulde bordsalt i et glas med ca. 2 kopper varmt vand og rør indtil saltet opløses. Hæld saltvandet i plastikflasken og fylder det ca. 3/4 fyldt. Pladerne på metalpladerne skal være over vand, så du kan vedhæfte alligatorklip. Din celle er nu klar til at generere elektricitet.

Tag cellen ud og læg den på et bord, så den oxiderede plade vender mod solen. Tilslut en måler til pladerne med alligator klip og indstil måleren til at registrere mikroampere af strøm. Når cellen er i fuld sol, skal måleren registrere mellem 33 og 50 mikroamper. Skift måleren til måling af volt, og du bør bemærke en spænding på ca. 0,25 volt. For at beregne den maksimale effekt (P), som cellen leverer, multiplicer maksimumstrømmen (I) ved spænding (V) for at få 0.00005 ampere x .25 volt = 0.0000125 watt eller 12,5 mikrogatts. Formlen der udtrykker dette forhold er P = V x I.

Trådceller sammen for at øge Power

Et solpanel er simpelthen en række solceller i serie. Selv om cellerne på kommercielle paneler er flade, er det muligt at oprette en type panel, der består af celler i en flaske. Start med to flaskeceller. Forbind anoden på en af ​​dem, som er den rene kobberplade, til katoden på den anden, hvilket er pladen med kobberoxidindskuddet, ved hjælp af en ledning med alligatorklip. Tilslut måleren til de to plader, der ikke er tilsluttet. Da du fordobler spændingen ved at forbinde to celler i serie, har du fordoblet kraften i din matrix ved hjælp af formlen P = 2V x I. Du kan forbinde så mange af disse celler i serie, som du vil. Hver ny celle øger spændingen med 0,25 volt.