סוללה סולארית היא מכשיר להמרת אנרגיה סולארית לחשמל. התאים הסולאריים בעלי הביצועים הגבוהים שתוכלו לקנות ברדיו שאק ובחנויות נוספות מיוצרים מסיליקון מעובד במיוחד ודורשים מפעלי ענק, טמפרטורות גבוהות, ניקיון מיוחד וכסף רב.
אם אנחנו מוכנים להחליף יעילות עבור היכולת לייצר פאנלים סולאריים למטבח שלנו באמצעות חומרים של חנות לחומרי בניין, נוכל להדגים פאנל סולארי עובד תוך כשעה.
התא הסולארי שלנו עשוי מתחמוצת נחושת במקום סיליקון. תחמוצת נחושת היא אחד החומרים הראשונים שבהם גילו מדענים את האפקט הפוטו-וולטאי, שבו האור גורם לחשמל לזרום בחומר.
מחשבות על איך להסביר את האפקט הפוטואלקטרי הם שהובילו את אלברט איינשטיין לפרס נובל לפיזיקה ולתורת היחסות.
חומרים.
1. יריעת נחושת מחנות לחומרי בניין. זה בדרך כלל עולה בערך 150 רובל. עבור 0.9 מ"ר. אנחנו צריכים כ 45 מ"ר ס"מ.
2. שני קליפס תנין.
3.מיקרו-אמפר רגיש שיכול למדוד מרווחים בין 10 ל-50 מיקרואמפר. Radio Shack מוכרת מולטימטרים קטנים עם צג LCD, אבל אתה יכול להשתמש באחד רגיל.
4. תנור חשמלי. תנור המטבח שלי הוא כיריים גז, אז קניתי כיריים חשמליות חד-סליליות קטנות בערך של 750 רובל. מבערים קטנים של 700 וואט כנראה לא יעבדו - צריך לפחות 1100 וואט כדי לגרום למבער להפוך לאדום.
5. בקבוק פלסטיק עם צוואר חתוך. השתמשתי בבקבוק מים מינרליים של 2 ליטר.
6. מלח שולחן. נצטרך כמה כפות.
7. מי ברז.
8. נייר זכוכית או מקדחה עם חיבור כזה (חומר שוחק)
9. פח מתכת.
ייצור.
הנה המבער.
ראשית עליך לחתוך חתיכת נחושת כך שתהיה בגודל של תנור חשמלי. שטפו את הידיים כדי לא להשאיר כתמים שמנוניים או אחרים. שטפו גם את יריעת הנחושת עם חומר ניקוי כדי להסיר כל שומן או כתמים אחרים. השתמש בנייר זכוכית או במברשת שוחקת כדי להסיר לחלוטין את ציפוי המגן הנחושת כך שכל גופרית או קורוזיה קלה אחרת יוסרה.
לאחר מכן הניחו יריעת נחושת נקייה על הכיריים (חשמלית) והדליקו אותה למקסימום.
הנחושת תתחיל להתחמם ולהתחמצן, תראה כתמים אדומים-כתומים יפים על פני השטח שלה.
כאשר הנחושת תתחמם עוד יותר, הכתמים הרב-צבעוניים יתחילו להיות מוחלפים בתחמוצת נחושת שחורה.
כל הצבעים נעלמים כאשר הספירלה כבר אדומה.
כאשר המבער זוהר, יריעת הנחושת תהיה מצופה בתחמוצת נחושת שחורה. תן לזה להתבשל עוד חצי שעה כדי שהציפוי השחור יהיה סמיך. זה חשוב כי ציפוי עבה יתקלף בקלות, בעוד ציפוי דק יישאר דבוק לנחושת.
לאחר חצי שעה של בישול, מכבים את המבער. השאירו את הנחושת החמה על המבער להתקרר לאט. אם מקררים אותו מהר מדי, סרט תחמוצת שחור יידבק לנחושת.
כשהנחושת מתקררת, היא מתכווצת. תחמוצת נחושת שחורה גם מתכווצת. אבל הם מתכווצים בקצב שונה, מה שגורם לתחמוצת הנחושת השחורה להתקלף.
בקרוב חתיכות גדולות יתחילו ליפול, זה מצחיק לראות))
לאחר שהנחושת התקררה לטמפרטורת החדר (זה לוקח בערך 20 דקות), רוב סרט התחמוצת השחור ייעלם. קרצוף קל עם הידיים מתחת למים זורמים יסיר את רוב החתיכות הקטנות. אל תנסו להסיר כתמים עקשניים ואל תכופפו את הסדין - אתם עלולים לפגוע בשכבה הדקה של תחמוצת הנחושת, שזה בדיוק מה שאנחנו צריכים.
שאר ההרכבה מהירה וקלה מאוד.
חותכים את יריעת הנחושת השנייה לאותו גודל של הראשון (המחומם) כופפו בזהירות את שני החלקים כך שישתלבו בבקבוק הפלסטיק מבלי לגעת זה בזה.
חבר תפסי תנין לשתי הצלחות. חבר את החוט מנחושת טהורה לחיובי, ואת החוט מלוח התחמוצת לשלילית.
כעת ערבבו כמה כפות מלח במעט מי ברז חמים. מערבבים עד שכל המלח נמס. יוצקים בזהירות את התערובת לבקבוק (היכן שהצלחות), ומשאירים כ-2.5 ס"מ מקצוות הצלחות.
בתמונה למעלה, הסוללה הסולארית המוגמרת היא IN THE SHADOW, מד הזרם מראה בערך 6 מיליאמפר. אבל גם בחושך, הסוללה הזו תפיק כמה מיליאמפר))
תמונה זו מציגה את הסוללה באור, ומד הזרם מראה 34 מיליאמפר, לפעמים הסוללה יכולה לתת 50 מיליאמפר, או אפילו יותר.
איך זה עובד?
תחמוצת נחושת היא מוליך למחצה.זהו מוליך ביניים, שבו החשמל יכול לזרום בחופשיות, ומבודד, שבו אלקטרונים קשורים בחוזקה לאטומים שלהם ואינם זורמים בחופשיות.
במוליך למחצה, קיים פער הנקרא מרווח band בין אלקטרונים הקשורים בחוזקה לאטום לבין אלקטרונים שנמצאים רחוק יותר מהאטום, שיכולים לנוע בחופשיות ולהוליך חשמל.
אלקטרונים לא יכולים להישאר בפער הרצועה. אלקטרון יכול לתת רק מעט אנרגיה ולעבור מגרעין האטום לתוך פער הלהקה. האלקטרון חייב לצבור מספיק אנרגיה כדי לנוע רחוק יותר מהגרעין, מחוץ לפער הרצועה.
כמו כן, אלקטרון מחוץ ל-bandgap לא יכול לאבד מעט אנרגיה ורק ליפול קצת יותר קרוב לגרעין. הוא חייב לאבד מספיק אנרגיה כדי ליפול מעבר לפער הרצועה לאזור שבו אלקטרונים יכולים לברוח.
כאשר אור השמש פוגע באלקטרונים בתחמוצת נחושת, חלק מהאלקטרונים מקבלים מספיק אנרגיה מאור השמש כדי לקפוץ מעבר לפער הרצועה ולהיות חופשיים להוליך חשמל.
האלקטרונים החופשיים עוברים לתוך מי המלח, ואז לתוך לוח הנחושת הנקייה, לתוך החוט, דרך מד הזרם, וחזרה ללוח המחומצן.
כאשר אלקטרונים נעים דרך מד הזרם, אנו רואים עבודה (אמפר). כאשר צל נופל על פאנל סולארי, האלקטרונים נעים לאט יותר והמיליאמפר נמוך יותר.
הערה לגבי אנרגיה.
הסוללה מפיקה 50 מיליאמפר ב-0.25 וולט.
זה 0.0000125 וואט (12.5 מיקרו וואט).
אל תנסה להדליק נורה))) יידרש דונם של סוללות כדי להאיר בית. הדגם שלנו הוא ניסיוני ויכול לשמש כחיישן אור.
0.0000125 וואט (12.5 מיקרו וואט) עבור סוללה בגודל 0.01 מ"ר, או 1.25 מיליוואט למ"ר.כדי להאיר נורה של 100 וואט, זה ידרוש 80,000 מ"ר של תחמוצת נחושת עבור הצד המואר, ו-80,000 מ"ר של נחושת עבור האלקטרודה הכהה. כדי להפעיל תנור של 1,000 וואט, תזדקק ל-800,000 מ"ר של תחמוצת נחושת, ועוד 800,000 מ"ר של נחושת רגילה, או 1,600,000 מ"ר ביחד. אם זה היה מותקן על גג בית, כל בית היה אורכו 282 מטר ורוחבו 282 מטר, בהתחשב בכל מה שהם צריכים עבורו חשמל, היה תנור אחד.
ישנם 17,222,256.7 רגל מרובע ב-1,600,000 רגל מרובע. אם מכוסה נחושת עולה 5 דולר למטר מרובע, הנחושת לבדה תעלה 86,110,283.50 דולר. ביצוע זה עשירית מהעובי יכול להפחית את זה ל-8,611,028.35 דולר. מכיוון שאתה קונה בכמויות גדולות, אתה יכול להשיג אותו בחצי מזה, או בערך $4,300,000.00.
אם השתמשת בפאנלים סולאריים מסיליקון בעלות של $4 לוואט, אתה יכול להפעיל את אותו תנור תמורת $4,000.00. אבל הפנלים יהיו רק כ-10 מ"ר.
או תמורת כדולר אתה יכול לבנות תנור סולארי מנייר אלומיניום וקרטון. תמורת כ-20$ תוכלו לבנות כיריים סולאריות פרבוליות מאלומיניום הניתנות לליטוש.
תא סולארי שטוח
הכנתי גרסה ניידת יותר של הפנל הסולארי בעיצוב שטוח. השתמשתי בכיסוי תקליטור פלסטיק שקופה כחלון ובדבק סיליקון כדי להחזיק את החלקים יחד ולבודד אותם זה מזה.
ראשית, אנו מכינים תחמוצת מנחושת, כמו בחלק הראשון. אנו מלחמים חוט נחושת מבודד לפינת צלחת התחמוצת, זה יהיה מינוס (קוטב שלילי).
הפלטה החיובית היא חתיכת נחושת טהורה בצורת U, בגודלה קצת יותר גדולה מזו של התחמוצת (תבינו איך בתמונות למטה))) אנחנו מלחמים חוט לפינה שלו, הפעם יתרון.
ראשית אנו מדביקים את צלחת הנחושת U לחלון הפלסטיק. השתמש בהרבה דבק סיליקון כדי שמי המלח לא יחלחלו. ודא שמפרק ההלחמה מכוסה לחלוטין בדבק, או מחוץ לדבק U כפי שמוצג בתמונה (עדיף מכוסה במלואו בדבק).
התמונה למטה מציגה את הצד האחורי של הפאנל הסולארי (הצד שאינו פונה לשמש).
התמונה למטה מציגה את הצד הקדמי של הפאנל הסולארי (הצד שיפנה לשמש). שימו לב שדבק הסיליקון אינו מכסה לחלוטין את הנחושת, שכן חלק מהנחושת חייב בסופו של דבר להיות במגע עם מי מלח.
מרחו דבק על צלחת נחושת טהורה. שכבה זו תשמש כמבודדת בין לוח הנחושת הטהור ללוח התחמוצת, וצריכה להיות עבה מספיק כדי להשאיר מקום קטן למי מלח. שוב, לא כל הנחושת מצופה, כך שתהיה הרבה נחושת במגע עם המים.
הדביקו בזהירות את צלחת התחמוצת על שכבה זו. אתה רוצה ללחוץ חזק מספיק כדי לוודא שהדבק מקיף את הרווחים, אבל לא כל כך חזק ששתי הלוחות נוגעות.
התמונה למטה מציגה את הצד האחורי של הפאנל הסולארי (הצד שאינו פונה לשמש).
התמונה למטה מציגה את הצד הקדמי של הפאנל הסולארי (הצד שיפנה לשמש).שימו לב שהוספתי דבק נוסף כדי ליצור את הצינור מלמעלה כדי להידמות לשפיכת מי מלח.
התמונה לא מציגה את הציפוי הנוסף של דבק מסביב לטווח כדי למנוע נזילת מים פנימה, אבל אתה חייב לעשות זאת. הניחו לדבק להתייבש לפני שתעברו לשלב הבא.
לאחר מכן, השתמש בטפטפת גדולה כדי להוסיף מי מלח. מלאו את הסוללה כמעט עד לראש צלחת הנחושת עד שהמים כמעט זורמים החוצה. לאחר מכן אוטמים את החור בטיפת דבק ונותנים לדבק להתייבש לפחות חצי שעה.
בתמונה למעלה ניתן לראות את הפאנל הסולארי השטוח בפעולה באור שמש בהיר. זה נותן בערך 36 מיקרואמפר. ניתן גם לראות חרוז נוסף של דבק מסביב לקצוות של הצלחות, וממלא את החלק העליון של הצינור.
לבסוף, בתמונה אחרת יש צל של המחבר. שימו לב כי מד הזרם קורא כעת כ-4 מיקרואמפר מכיוון ששום אור שמש אינו מאיר עליו.
