Сонячна батарея – пристрій для перетворення енергії сонця в електрику. Висока продуктивність сонячних батарей, які Ви можете купити в Radio Shack і інших магазинах, зроблені із спеціально обробленого кремнію і вимагають величезних фабрик, високих температур, особливої чищення і великої кількості грошей.
Якщо ми бажаємо пожертвувати ефективністю за здатність зробити наші власні сонячні батареї в кухні з матеріалів з господарського магазину, ми можемо продемонструвати робочу сонячну батарею приблизно через годину.
Наша сонячна батарея зроблена з оксиду міді замість кремнію. Окис міді – один з перших матеріалів, в якому вчені відкрили фотоелектричний ефект, у якому світло змушує електрика текти в матеріалі.
Думки про те, як пояснити фотоелектричний ефект полягає в тому, що призвело Альберта Ейнштейна до Нобелівської премії з фізики і теорії відносності.
Матеріали.
1. Лист міді з господарського магазину. Він зазвичай коштує приблизно 150 руб. за 0.9 квадратного метра.Нам потрібно приблизно 45кв.см.
2. Два затиску “крокодильчика”.
3. Чутливий мікроамперметр, який може виміряти проміжки між 10 і 50 микроамперами. Radio Shack продає маленькі мультиметри з РІДКОКРИСТАЛІЧНИМ МОНІТОРОМ.Але можна використовувати і звичайний.
4. Електрична піч. Моя кухонна піч – газова, тому я купив маленьку електричну плитку з одного спіраллю приблизно за 750 руб. Невеликі пальника на 700 ватт ймовірно не будуть працювати – потрібно не менше 1100 ватт, щоб пальник ставала червоною.
5. Пластикова пляшка з відрізаним шийкою. Я використовував 2-літрову пляшку від мінералки.
6. Столова сіль. Нам знадобиться пара столових ложок.
7. Вода з-під крана.
8. Наждачний папір або дриль з такою насадкою(абразивної)
9. Листовий метал.
Виготовлення.
Ось пальник.
Спочатку потрібно відрізати частину міді,щоб вона була розміром з електричну плиту. Помийте руки,щоб не залишати жирних або ін. плям. Також вимийте мідний лист з миючим засобом,щоб змити з нього жир або інші плями.Використовуйте наждачний папір або абразивну щітку, щоб повністю прибрати мідна захисне покриття так, щоб будь-сульфід або інша легка корозія були видалені.
Потім покладіть чистий мідний лист на плитку(електричну) і включіть її на максимум.
Мідь почне нагріватися і окислюватися,ви побачите красиві червоно-оранжеві плями на її поверхні.
Коли мідь нагріється ще більше,різнокольорові плями стануть замінюватися чорним кольором-оксидом міді.
Всі кольори зникають,коли спіраль вже червона.
Коли пальник палатиме, лист міді буде покритий чорним мідним оксидом. Дозвольте їй посмажитися ще півгодини, таким чином чорне покриття буде товстим. Це важливо, так як товсте покриття відшарується легко, в той час як тонке залишиться, прилипнувши до міді.
Після півгодини кулінарії вимкніть пальник. Залиште гарячу мідь на пальнику, щоб повільно охолоджуватися. Якщо Ви охолодіть її занадто швидко, то чорна оксидна плівка прилипне до міді.
Оскільки мідь охолоджується, вона стискається. Чорна мідна окис також стискається. Але вони стискаються з різною швидкістю, що змушує чорну мідну окис відшаруватися.
Скоро почнуть відвалюватися великі шматки,це забавно спостерігати))
Коли мідь охолола до кімнатної температури (це займає приблизно 20 хвилин), більша частина чорної оксидної плівки піде. Легке очищення Вашими руками під проточною водою видалить більшість маленьких шматочків. НЕ НАМАГАЙТЕСЯ віддирати піддаються цятки і не згинайте лист – можете пошкодити тонкий шар мідної окису,а саме він нам і потрібен
Інша частина збірки дуже швидка і проста.
Обріжте другий лист міді під розмір з першим(нагрітим).АКУРАТНО зігніть обидві частини,таким чином вони увійдуть в пластмасову пляшку, не торкаючись один одного.
Приєднайте “крокодильчики” до обох пластин. З’єднайте провід від чистої міді до плюса,а провід від пластини з оксидом – до мінуса.
Тепер змішайте пару столових ложок солі в невеликій кількості гарячої води з під крана. Розмішуйте, поки вся сіль не розчиниться. Акуратно вилийте суміш в пляшку(де пластини), залишивши приблизно 2.5 см від країв пластин.
На фотографії вище готова сонячна батарея В ТІНІ,амперметр показує приблизно 6 міліампер.Але навіть у темряві ця батарея буде давати кілька міліампер))
Ця фотографія показує батарею на світлі, а амперметр показує 34 милиампера,іноді батарея може дати і 50 міліампер,або навіть більше.
Як це працює?
Оксид міді – напівпровідник. Він є проміжним провідником, де електрика може текти вільно, і ізолятор, де електрони сильно пов’язані з їхніми атомами і не течуть вільно.
В напівпровіднику є проміжок, названий забороненою зоною між електронами, які зв’язані міцно з атомом, і електронами, які більш далекі від атома, який може переміститися вільно і провести електрику.
Електрони не можуть залишитися в забороненій зоні. Електрон може дати тільки трохи енергії і переїхати від ядра атома в заборонену зону. Електрон повинен отримати достатньо енергії переміститися далі від ядра, за межами забороненої зони.
Точно так само електрон поза забороненої зони не може програти трохи енергії і впасти тільки трохи ближче до ядра. Це повинно втратити достатньо енергії впасти повз забороненої зони в область, де можна електронам.
Коли сонячне світло вражає електрони в оксиді міді, деякі з електронів отримують достатньо енергії від сонячного світла, щоб підскочити повз забороненої зони і стати вільними провести електрику.
Вільні електрони переміщаються в солону воду, потім в чисту мідну пластину, провід, через амперметр, і тому до окисленої пластині.
Оскільки електрони переміщуються через амперметр, ми бачимо роботу(ампер). Коли тінь падає на сонячну батарею, електрони рухаються повільніше і міліампер менше.
Примітка про енергії.
батарея виробляє 50 міліампер в 0.25 вольт.
Це 0.0000125 ватта (12.5 мікроват).
Не намагайтеся запалити лампочку)))знадобилися б акри батарей,щоб освітити будинок.Наша модель – експериментальна і може використовуватися як датчик світла.
0.0000125 ватта (12.5 мікроват) для батареї на 0,01 квадратних метра, або 1.25 мілліватт за квадратний метр. Щоб висвітлити лампочку на 100 ватт, знадобилося б 80 000 квадратних метрів оксиду міді для освітленої сонцем боку, і 80 000 квадратних метрів міді для темного електрода. Щоб керувати піччю на 1 000 ватт, вам потрібно було б у 800 000 квадратних метрів оксиду міді, і іншого 800 000 квадратних метрів простий міді, або 1 600 000 квадратних метрів всі разом. Якщо б це мало былокрепиться на даху будинку, кожен будинок був би 282 метри завдовжки і 282 метри шириною, приймаючи все, для чого вони потребували електриці, була одна піч.
В 1 600 000 квадратних метрів є 17 222 256.7 квадратних футів. Якби мідь, покриває витрати 5$ за квадратний фут, одна тільки мідь, коштувала б USD за 86 110 283,50$. Роблячи це одна десята товщина може знизити до 8 611 028,35$. Так як Ви купуєте оптом, Ви могли б отримати це для половини цього, або приблизно 4 300 000,00$.
Якщо б Ви використовували кремнієві сонячні групи, що стоять 4$ за ватт, то Ви могли б керувати тією ж самою піччю за 4 000,00$. Але групи тільки склали б приблизно 10 квадратних метрів.
Або за приблизно долар Ви можете побудувати сонячну піч з алюмінієвої фольги і картону. Приблизно за 20$ Ви можете побудувати дуже гарну полірується, алюмінієву параболічну сонячну плиту.
Плоска сонячна батарея
Я зробив більше портативну версію сонячної батареї в плоскій формі. Я використовував прозору пластмасову кришку обкладинки CD-диска як вікно і силіконовий клей(можна звичайний герметик)щоб і докласти частини разом і ізолювати їх один від одного.
Спочатку робимо з міді оксид,як у першій частині.Припаюємо до куті оксидної пластини ізольований мідний провід,це буде мінус(негативний полюс).
Позитивна пластина – U образно вирізаний шматок чистої міді за розміром трохи більше оксидної(далі на картинках зрозумієте як)))до її кутку припаюємо провід,на цей раз плюс.
Спочатку приклеюємо мідну пластину U до пластмасового вікна. Використовуйте багато силіконового клею, таким чином солона вода не буде просочуватися. Переконайтеся, що паяное з’єднання або повністю покрита клеєм, або за межами клею U, як показано на фотографії (повністю покритий клеєм краще).
Фотографія нижче показує задню сторону сонячної батареї (сторона, не виявляється перед сонцем).
Фотографія нижче показує передню сторону сонячної батареї (сторона, яка буде стояти перед сонцем). Зауважте, що силіконовий клей повністю не покриває міді, так як частина міді повинна в кінцевому рахунку бути в контакті з солоною водою.
Мажемо клеєм пластину чистої міді. Цей шар буде діяти як ізолятор між чистою мідною пластиною і оксидної пластиною, і повинен бути досить товстим, щоб залишити невеликий простір для солоної води. Знову, не вся мідь покрита, таким чином буде багато міді в контакті з водою.
Акуратно приклейте оксидну пластину на цей шар. Ви повинні натиснути досить сильно, щоб переконатися, що клей оточує будь-які проміжки, але не настільки сильно, що ці дві пластини стикнуться.
Фотографія нижче показує задню сторону сонячної батареї (сторона, не виявляється перед сонцем).
Фотографія нижче показує передню сторону сонячної батареї (сторона, яка буде стояти перед сонцем). Відмітьте, що я додав додатковий клей, щоб сформувати трубу зверху, щоб було як заливати солону воду.
На фотографії не показана додаткова обмазка клеєм по периметру,щоб вода ніяк не могла просочитися,але ви повинні її зробити. Дайте клею висохнути, перш чемм приступати до следущему кроці.
Потім, використовуйте велику піпетку, щоб додати солону воду. Заповніть батарею майже до вершини мідної пластини, щоб вода майже виливалася. Потім запечатайте отвір краплею клею і дозвольте клею ввысыхать принаймні півгодини.
На фотографії ви можете бачити плоску сонячну батарею в дії на яскравому сонці. Вона дає приблизно 36 мікроампер. Ви можете також бачити додаткову бусинку клею навколо країв пластин, і заповнення вершини труби.
Нарешті, на іншій фотці тінь автора. Відмітьте, що амперметр тепер показує приблизно 4 микроампера, так як ніякої сонячне світло не падає на нього.
Джерело: samodelka.ucoz.ru
