La batterie solaire est un dispositif permettant de convertir l'énergie du soleil en électricité. Les panneaux solaires haute performance que vous pouvez acheter chez Radio Shack et dans d’autres magasins sont en silicium spécialement traité et nécessitent d’énormes usines, des températures élevées, un nettoyage spécial et beaucoup d’argent.
Si nous souhaitons sacrifier l'efficacité pour la possibilité de fabriquer nos propres panneaux solaires dans la cuisine à partir de matériaux provenant d'une quincaillerie, nous pouvons démontrer qu'un panneau solaire fonctionne en environ une heure.
Notre panneau solaire est composé d'oxyde de cuivre au lieu de silicium. L'oxyde de cuivre est l'un des premiers matériaux dans lequel les scientifiques ont découvert l'effet photoélectrique, dans lequel la lumière fait circuler de l'électricité dans le matériau.
Ce qui a conduit Albert Einstein au prix Nobel de physique et à la théorie de la relativité a été commenté l’explication de l’effet photoélectrique.
Matériaux
1. Une feuille de cuivre provenant d'une quincaillerie. Cela coûte généralement environ 150 roubles. pour 0,9 m², il faut environ 45 cm².
2. Deux pinces à crocodile.
3. Un microamètre sensible, capable de mesurer les écarts entre 10 et 50 microampères. Radio Shack vend des petits multimètres avec des moniteurs LCD, mais vous pouvez utiliser celui habituel.
4. Four électrique. Ma cuisinière est à gaz, alors j’ai acheté une petite cuisinière électrique avec une spirale pour environ 750 roubles.Les petits brûleurs de 700 watts ne fonctionneront probablement pas - il faut au moins 1 100 watts pour que le brûleur devienne rouge.
5. Bouteille en plastique avec un cou coupé. J'ai utilisé une bouteille d'eau minérale de 2 litres.
6. Sel de table. Nous aurons besoin de quelques cuillères à soupe.
7. L'eau du robinet.
8. Papier abrasif ou percer avec une telle buse (abrasif)
9. Tôle.
Fabrication.
Voici le brûleur.
Vous devez d’abord couper un morceau de cuivre de la taille d’un poêle électrique. Lavez-vous les mains pour éviter les taches graisseuses ou autres. Nettoyez également la feuille de cuivre avec le détergent afin d'éliminer toute trace de graisse ou toute autre tâche. Utilisez un papier abrasif ou une brosse abrasive pour éliminer complètement la feuille de cuivre afin d'éliminer tout sulfure ou autre corrosion légère.
Ensuite, placez une feuille de cuivre propre sur la dalle (électrique) et allumez-la au maximum.
Le cuivre commencera à chauffer et à s'oxyder, vous verrez de belles taches rouge-orange sur sa surface.
Lorsque le cuivre chauffe encore plus, les taches multicolores seront remplacées par de l'oxyde de cuivre noir.
Toutes les couleurs disparaissent lorsque la spirale est déjà rouge.
Lorsque le brûleur brûle, la feuille de cuivre sera recouverte d'oxyde de cuivre noir. Laissez cuire encore une demi-heure pour que le revêtement noir soit épais. Ceci est important, car un revêtement épais se décollera facilement, tandis qu'un revêtement mince restera collé au cuivre.
Après une demi-heure de cuisson, éteignez le brûleur. Laissez le cuivre chaud sur le brûleur refroidir lentement. Si vous refroidissez trop rapidement, le film d'oxyde noir collera au cuivre.
Lorsque le cuivre refroidit, il se contracte. L'oxyde de cuivre noir diminue également. Mais ils sont compressés à différentes vitesses, ce qui provoque l'exfoliation de l'oxyde de cuivre noir.
Bientôt de gros morceaux vont tomber, c'est amusant à regarder))
Lorsque le cuivre a refroidi à la température ambiante (cela prend environ 20 minutes), la plus grande partie du film d'oxyde noir disparaîtra. Un nettoyage facile avec vos mains sous l'eau courante enlève la plupart des petits morceaux.N'ESSAYEZ PAS de décoller les taches rebelles et ne pliez pas la feuille; vous pouvez endommager une fine couche d'oxyde de cuivre, mais nous en avons juste besoin.
Le reste de l'assemblage est très simple et rapide.
Coupez la deuxième feuille de cuivre à la taille de la première (chauffée) et courbez délicatement les deux pièces pour qu'elles s'intègrent parfaitement dans la bouteille en plastique sans se toucher.
Fixez les crocodiles aux deux assiettes. Connectez le fil de cuivre pur au plus, et le fil de la plaque avec de l'oxyde au moins.
Maintenant, mélangez quelques cuillères à soupe de sel dans un peu d’eau chaude du robinet. Remuer jusqu'à ce que tout le sel soit dissous. Versez doucement le mélange dans la bouteille (où se trouvent les assiettes), en laissant environ 2,5 cm des bords des assiettes.
Sur la photo ci-dessus, la pile solaire finie À SHADOW, l’ampèremètre indique environ 6 milliampères. Mais même dans le noir, cette pile donnera plusieurs milliampères))
Cette photo montre la batterie à la lumière et l'ampèremètre indique 34 milliampères, parfois la batterie peut donner 50 milliampères, voire plus.
Comment ça marche?
L'oxyde de cuivre est un semi-conducteur. C'est un conducteur intermédiaire, où l'électricité peut circuler librement, et un isolant, où les électrons sont fortement liés à leurs atomes et ne circulent pas librement.
Il existe un espace dans le semi-conducteur appelé bande interdite entre des électrons fortement liés à l'atome et des électrons plus éloignés de l'atome, qui peuvent se déplacer librement et conduire l'électricité.
Les électrons ne peuvent pas rester dans la zone interdite. Un électron ne peut donner que peu d'énergie et se déplacer du noyau de l'atome à la bande interdite. L'électron doit recevoir suffisamment d'énergie pour s'éloigner du noyau, en dehors de la zone interdite.
De même, un électron en dehors de la bande interdite ne peut pas perdre un peu d’énergie et tomber un peu plus près du noyau. Cela devrait perdre assez d'énergie pour tomber au-delà de la zone interdite dans la région où les électrons peuvent.
Lorsque la lumière du soleil frappe des électrons dans l'oxyde de cuivre, certains électrons reçoivent suffisamment d'énergie de la lumière du soleil pour sauter au-delà de la zone interdite et devenir libres de conduire de l'électricité.
Les électrons libres se déplacent dans l’eau salée, puis dans une plaque de cuivre propre, dans un fil, à travers un ampèremètre, puis dans la plaque oxydée.
Lorsque les électrons se déplacent à travers l’ampèremètre, nous voyons le travail (ampères). Lorsque l'ombre tombe sur la batterie solaire, les électrons se déplacent plus lentement et le milliampère est plus petit.
Une note sur l'énergie.
La batterie produit 50 milliampères à 0,25 volt.
Cela correspond à 0,0000125 watts (12,5 microwatts).
N'essayez pas d'allumer l'ampoule))), vous aurez besoin de plusieurs hectares de piles pour éclairer la maison.Notre modèle est expérimental et peut être utilisé comme capteur de lumière.
0,0000125 watts (12,5 microwatts) pour une batterie de 0,01 mètre carré, ou 1,25 milliwatt par mètre carré. Pour éclairer une ampoule de 100 watts, il faudrait 80 000 mètres carrés d'oxyde de cuivre pour le côté éclairé par le soleil et 80 000 mètres carrés de cuivre pour l'électrode sombre. Pour contrôler un four de 1 000 watts, vous avez besoin de 800 000 mètres carrés d'oxyde de cuivre et de 800 000 mètres carrés de cuivre brut, ou de 1 600 000 mètres carrés au total. Si elle devait être fixée sur le toit de la maison, chaque maison ferait 282 mètres de long et 282 mètres de large, acceptant tout ce pour quoi elle aurait besoin d’électricité, il y aurait un poêle.
À 1.600.000 mètres carrés, il y a 17.222.256,7 pieds carrés. Si le cuivre recouvert coûte 5 dollars par pied carré, il coûterait à lui seul 86 110,283,50 dollars. Ce faisant, un dixième de l’épaisseur peut être abaissé à 8 611 028,35 $. Étant donné que vous achetez en gros, vous pourriez en obtenir la moitié, soit environ 4 300 000,00 $.
Si vous utilisiez des panneaux solaires en silicium au coût de 4 $ par watt, vous pourriez utiliser le même appareil de chauffage pour 4 000,00 $. Mais les groupes ne seraient que d'environ 10 mètres carrés.
Ou pour environ un dollar, vous pouvez construire un four solaire en papier aluminium et en carton. Pour environ 20 $, vous pouvez construire un très beau cuiseur solaire parabolique en aluminium poli.
Batterie solaire plate
J'ai fabriqué une version plus portable du panneau solaire sous forme plate.J'ai utilisé le couvercle en plastique transparent du couvercle du CD comme fenêtre et colle à base de silicone (vous pouvez utiliser du mastic ordinaire) pour attacher les pièces ensemble et les isoler les unes des autres.
Tout d’abord, nous fabriquons l’oxyde de cuivre, comme dans la première partie, puis nous soudons un fil de cuivre isolé à l’angle de la plaque d’oxyde, ce qui sera un moins (pôle négatif).
La plaque positive est un morceau de cuivre pur en forme de U légèrement plus grand que l'oxyde (vous comprendrez plus loin comment):)) nous soudons un fil à son coin, cette fois plus.
Tout d’abord, collez la plaque de cuivre U sur la fenêtre en plastique. Utilisez beaucoup de colle silicone pour que l'eau salée ne coule pas. Assurez-vous que le joint de soudure est complètement recouvert de colle ou en dehors de la colle U, comme indiqué sur la photo (il est préférable de recouvrir complètement de colle).
La photo ci-dessous montre le dos du panneau solaire (le côté qui ne fait pas face au soleil).
La photo ci-dessous montre l'avant du panneau solaire (le côté qui fera face au soleil). Notez que la colle de silicone ne couvre pas complètement le cuivre, car une partie du cuivre doit finalement être en contact avec de l'eau salée.
Nous collons une plaque de cuivre pur avec de la colle. Cette couche agira comme un isolant entre la plaque de cuivre pur et la plaque d'oxyde et devrait être suffisamment épaisse pour laisser un petit espace pour l'eau salée. Encore une fois, tout le cuivre n'est pas revêtu, il y aura donc beaucoup de cuivre en contact avec l'eau.
Coller doucement la plaque d’oxyde sur cette couche. Vous devez appuyer suffisamment fort pour vous assurer que la colle entoure les trous, mais pas tant que les deux plaques ne se touchent pas.
La photo ci-dessous montre le dos du panneau solaire (le côté qui ne fait pas face au soleil).
La photo ci-dessous montre l'avant du panneau solaire (le côté qui fera face au soleil). Notez que j'ai ajouté de la colle supplémentaire pour former un tuyau sur le dessus, ce qui revient à verser de l'eau salée.
La photo ne montre pas de collage supplémentaire autour du périmètre, de sorte que l'eau ne puisse pas couler du tout, mais vous devez le faire. Laissez la colle sécher avant de passer à l'étape suivante.
Ensuite, utilisez un grand compte-gouttes pour ajouter de l'eau salée. Remplissez la batterie presque jusqu'au sommet de la plaque de cuivre afin que l'eau se renverse presque. Scellez ensuite le trou avec une goutte de colle et laissez la colle sécher pendant au moins une demi-heure.
Sur la photo ci-dessus, vous pouvez voir un panneau solaire plat en action sous un soleil radieux. Il donne environ 36 microampères. Vous pouvez également voir un cordon de colle supplémentaire sur les bords des plaques et le remplissage du haut du tuyau.
Enfin, sur une autre photo, l’ombre de l’auteur. Notez que l'ampèremètre affiche maintenant environ 4 microampères, car aucune lumière solaire ne tombe dessus.
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