Sådan laves et solcellepanel til et videnskabsprojekt

Et solcellepanel er en række solceller, og selvom du selv kan konstruere et panel med celler, du køber online, er det måde køligere og mere instruktivt at bygge dine egne celler ud af fundne materialer. Med lidt mere end et ark kobber, der blinker og lidt saltvand, kan du generere en målbar elektrisk strøm fra sollys. I sig selv genererer denne type celle ikke meget elektricitet, men hvis du skulle bygge mange af dem og ledde dem i serie, kunne du udvikle nok strøm til at oplade et batteri eller tænde en pære.
Teori bag kobberet Cell

Da Heinrich Hertz opdagede den fotoelektriske effekt, havde han ikke adgang til doteret siliciumchips, men han havde metalplader. En af pladerne kan have været kobber, der var blevet 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 kopperoxid på et kobberplade. Alt hvad du skal gøre er at tilføje varme.

Kobberoxid er en halvleder, og hvis du nedsænker pladen i saltvand og udsætter den for sollys, strømmer elektroner fra pladen i saltvandet. Sæt en ren kobberplade i vandet for at fungere som en anode, og elektronerne strømmer 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 har brug for cirka en halv kvadratmeter kobber blinker til dette projekt, som du kan finde på de fleste hardware butikker. Skær det i to lige store stykker ved hjælp af tinnesnips. Vask kobberstykkerne med sæbe og vand for at fjerne fedt, og anbring derefter et ark på brænderen til en elektrisk komfur. Stykket skal være stort nok til at dække brænderen.

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

Når pladen afkøles, krymper kobber- og kobberoxidet i forskellige hastigheder, og den sorte belægning begynder at flasse af. Når pladen er helt kølig, skal du fjerne pladen og børste forsigtigt alt det flassende materiale. Under det er et rødt lag kobberoxid. Gnid ikke af dette - dette er det halvledende lag, du har brug for.
En solcelle i en flaske

En klar flaske på 1 liter er en passende beholder til din solcelle. Skær flasken omkring midten og fjern toppen, så du har en åben beholder. Bøj kobberpladen, du har opvarmet, i en halvcirkel, og sæt den inde i flasken, så den hviler mod siden. Den side, der vender opad på brænderen, skal vende mod ydersiden af flasken. Bøj kobberpladen, som du ikke har opvarmet til en lignende form, og sæt den på den modsatte side af flasken. Pladerne skal ikke røre ved.

Bland to spiseskefulde bordsalt i et glas, der indeholder omkring 2 kopper varmt vand, og omrør, indtil saltet er opløst. Hæld det saltede vand i plastflasken, fyld det omkring 3/4 fyldt. Toppe af metalpladerne skal være over vand, så du kan fastgøre alligatorklemmer. Din celle er nu klar til at generere elektricitet.

Tag cellen udenfor og læg den på et bord, så den oxiderede plade vender mod solen. Tilslut en måler til pladerne med alligatorklip, og indstil måleren til at registrere mikroampler af strøm. Når cellen er i fuld sol, skal måleren registrere mellem 33 og 50 mikroampe. Skift måleren for at måle volt, og du skal bemærke en spænding på ca. 0,25 volt. For at beregne den maksimale effekt (P), som cellen leverer, ganges den maksimale strøm (I) med spænding (V) for at få 0,00005 ampere x 0,25 volt \u003d 0,0000125 watt eller 12,5 mikrowatt. Formlen, der udtrykker dette forhold, er P \u003d V x I.
Trådceller sammen for at øge effekten

Et solcellepanel er simpelthen en række solceller, der er kablet i serie. Selvom 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 til den anden, som er pladen med kobberoxidaflejringen, ved hjælp af en tråd med alligatorklemmer. Slut måleren til de to plader, der ikke er tilsluttet. Da du fordobler spændingen ved at tilslutte to celler i serie, har du fordoblet kraften i dit array ved hjælp af formlen P \u003d 2V x I. Du kan forbinde så mange af disse celler i serie, som du vil. Hver nye celle øger spændingen med 0,25 volt.