Saulės baterija yra prietaisas saulės energijai paversti elektros energija. Aukšto našumo saulės baterijos, kurias galite nusipirkti „Radio Shack“ ir kitose parduotuvėse, yra pagamintos iš specialiai apdoroto silicio ir reikalauja didžiulių gamyklų, aukštos temperatūros, specialaus valymo ir daug pinigų.
Jei norime paaukoti efektyvumą už galimybę pasigaminti savo saulės kolektorių plokštes virtuvėje iš medžiagų, pagamintų iš techninės įrangos parduotuvės, galime parodyti veikiančią saulės bateriją maždaug per valandą.
Mūsų saulės kolektorius pagamintas iš vario oksido, o ne silicio. Vario oksidas yra viena iš pirmųjų medžiagų, kurioje mokslininkai atrado fotoelektrinį efektą, kurio metu medžiaga sukelia elektros srovę.
Mintys, kaip paaiškinti fotoelektrinį efektą, paskatino Albertą Einšteiną gauti Nobelio fizikos premiją ir reliatyvumo teoriją.
Medžiagos
1. Vario lapas iš aparatūros parduotuvės. Paprastai tai kainuoja apie 150 rublių. už 0.9 kvadratinius metrus.Mums reikia apie 45 kv.
2. Du krokodilo spaustukai.
3. Jautrus mikrobantelras, galintis išmatuoti tarpus nuo 10 iki 50 mikroamperų. „Radio Shack“ parduoda nedidelius multimetrus su LCD monitoriais, tačiau galite naudoti įprastą.
4. Elektrinė orkaitė. Mano virtuvinė viryklė yra dujinė, todėl nusipirkau mažą elektrinę viryklę su viena spirale už maždaug 750 rublių.Mažos 700 vatų degikliai greičiausiai neveiks - jums reikia mažiausiai 1100 vatų, kad degiklis pasidarytų raudonas.
5. Plastikinis butelis supjaustytu kaklu. Aš naudojau 2 litrų buteliuką mineralinio vandens.
6. Stalo druska. Mums reikės poros šaukštų.
7. Vanduo iš čiaupo.
8. Švitrinis popierius arba gręžtuvas tokiu antgaliu (abrazyvinis)
9. Lakštinis metalas.
Gamyba.
Čia yra degiklis.
Pirmiausia reikia nupjauti vario gabalą, kad jis būtų elektrinės viryklės dydžio. Nusiplaukite rankas, kad neliktų riebių ar kitų dėmių. Vario lakštą taip pat nuplaukite plovikliu, kad nuplautumėte riebalus ar kitas dėmes. Naudodami švitrinį popierių arba abrazyvinį šepetį, visiškai pašalinkite apsauginę vario dangą, kad būtų pašalintas bet koks sulfidas ar kita lengva korozija.
Tada ant plytelių uždėkite švaraus vario lakštą (elektrinę) ir įjunkite jį maksimaliai.
Varis pradės kaisti ir oksiduotis, jo paviršiuje pamatysite gražias raudonai oranžines dėmeles.
Kai varis dar labiau įkaista, daugiaspalvės dėmės bus pakeistos juodojo vario oksidu.
Visos spalvos išnyksta, kai spiralė jau yra raudona.
Kai degiklis sudegs, vario lakštas bus padengtas juodu vario oksidu. Leiskite jam virti dar pusvalandį, taigi juoda danga bus stora. Tai svarbu, nes stora danga lengvai nulups, o plona danga liks priklijuota prie vario.
Po pusvalandžio virimo išjunkite degiklį. Palikite karštą varį ant degiklio, kad jis lėtai atvėstų. Jei per greitai atvėsinsite, juodojo oksido plėvelė prilips prie vario.
Kai varis vėsta, jis susitraukia. Juodojo vario oksidas taip pat susitraukia. Bet jie suspaudžiami skirtingais greičiais, todėl juodojo vario oksidas išsisklaido.
Netrukus dideli gabalėliai nukris, juos smagu žiūrėti))
Variui atvėsus iki kambario temperatūros (tai užtruks apie 20 minučių), didžioji dalis juodojo oksido plėvelės išnyks. Lengvas valymas rankomis po tekančiu vandeniu pašalins daugumą mažų gabalėlių.NENUMOKITE nulupti užsispyrusių dėmių ir nesulenkti lakšto - galite sugadinti ploną vario oksido sluoksnį, bet mums jo tiesiog reikia
Likusi surinkimo dalis yra labai greita ir lengva.
Antrąjį vario lakštą supjaustykite tokio dydžio kaip pirmasis (pašildytas) .Atsargiai sulenkite abi dalis taip, kad jos tilptų į plastikinį buteliuką, neliesdami vienas kito.
Pritvirtinkite krokodilus prie abiejų plokštelių. Prijunkite laidą iš gryno vario prie pliuso, o laidą nuo plokštės su oksidu iki minuso.
Dabar sumaišykite porą šaukštų druskos mažai karštame vandentiekio vandenyje. Maišykite, kol visa druska ištirps. Švelniai supilkite mišinį į buteliuką (ten, kur yra lėkštės), palikdami apie 2,5cm nuo plokštelių kraštų.
Aukščiau esančioje nuotraukoje baigta saulės baterija „SHADOW“ rodo, kad ampermetras rodo apie 6 miliamparus. Bet net tamsoje ši baterija duos kelis miliamparus))
Ši nuotrauka rodo akumuliatorių šviesoje, o ampermetras rodo 34 miliampurus, kartais akumuliatorius gali duoti 50 milimetrų ar net daugiau.
Kaip tai veikia?
Vario oksidas yra puslaidininkis. Tai yra tarpinis laidininkas, kuriame elektra gali laisvai tekėti, ir izoliatorius, kuriame elektronai yra stipriai sujungti su savo atomais ir laisvai neplaukia.
Puslaidininkyje yra tarpas, vadinamas juostos tarpu tarp elektronų, stipriai sujungtų su atomu, ir elektronų, nutolusių nuo atomo, kurie gali laisvai judėti ir pravesti elektrą.
Elektronai negali likti draudžiamoje zonoje. Elektronas gali suteikti tik nedaug energijos ir judėti iš atomo branduolio į juostos tarpą. Elektronas turi gauti pakankamai energijos, kad galėtų judėti toliau nuo branduolio, už draudžiamos zonos ribų.
Panašiai elektronas, esantis už juostos tarpo, negali prarasti šiek tiek energijos ir nukristi tik šiek tiek arčiau branduolio. Tai turėtų prarasti pakankamai energijos, kad patektų per draudžiamą zoną į regioną, kuriame gali elektronai.
Kai saulės spinduliai patenka į vario oksido elektronus, kai kurie iš saulės spindulių gauna pakankamai energijos, kad galėtų pereiti per draudžiamą zoną ir laisvai praleisti elektrą.
Laisvieji elektronai patenka į druskingą vandenį, po to į švaraus vario plokštelę, į laidą, per ampermetrą ir atgal į oksiduotą plokštelę.
Kai elektronai juda per ampermetrą, mes matome darbą (amperus). Kai šešėlis nukrenta ant saulės baterijos, elektronai juda lėčiau, o miliamperas mažesnis.
Užrašas apie energiją.
Akumuliatorius sukuria 50 milimetrų, esant 0,25 voltui.
Tai yra 0,0000125 vatai (12,5 mikrvatai).
Nemėginkite uždegti lemputės))) jums prireiks akrų baterijų, kad apšviestumėte namą. Mūsų modelis yra eksperimentinis ir gali būti naudojamas kaip šviesos jutiklis.
0,0000125 vatai (12,5 micatai), skirti 0,01 kvadratinio metro baterijai, arba 1,25 milvatai, tenkantys kvadratiniam metrui. Norint apšviesti 100 vatų lemputę, saulės apšviestoje pusėje prireiktų 80 000 kvadratinių metrų vario oksido, o tamsiuoju elektrodu - 80 000 kvadratinių metrų vario. Norint valdyti 1000 vatų krosnį, jums prireiks 800 000 kvadratinių metrų vario oksido ir dar 800 000 kvadratinių metrų paprasto vario arba 1 600 000 kvadratinių metrų kartu. Jei jis būtų pritvirtintas ant namo stogo, kiekvienas namas būtų 282 metrų ilgio ir 282 metrų pločio, priimdamas viską, kam jiems reikėjo elektros, buvo viena viryklė.
1 600 000 kvadratinių metrų plote yra 17 222 256,7 kvadratinės pėdos. Jei vario danga kainuotų 5 USD už kvadratinę pėdą, vien varis kainuotų 86 110 283,50 USD. Tai padarius dešimtadaliu storio, jis gali būti mažesnis iki 8 611 028,35 USD. Kadangi perkate dideliais kiekiais, galite gauti už pusę šios sumos arba maždaug 4 300 000,00 USD.
Jei naudojote silicio saulės baterijas, kurios kainuoja 4 USD už vatą, tą pačią krosnį galėtumėte naudoti už 4 000,00 USD. Tačiau grupės būtų tik apie 10 kvadratinių metrų.
Arba už maždaug dolerį galite pastatyti saulės krosnį iš aliuminio folijos ir kartono. Už maždaug 20 USD galite pastatyti labai gražią poliruoto aliuminio parabolinę saulės viryklę.
Plokščia saulės baterija
Aš padariau nešiojamą saulės plokštės versiją plokščia forma.Kaip langą ir skaidrų plastikinį CD dangtelio dangtelį naudojau kaip langą ir silikono klijus (galite naudoti įprastą sandariklį), kad dalys būtų tvirtinamos kartu ir izoliuotos viena nuo kitos.
Pirmiausia mes pagaminame vario oksidą, kaip ir pirmoje dalyje. Mes išlydome izoliuotą vario laidą prie oksido plokštės kampo, tai bus minusas (neigiamas polius).
Teigiama plokštelė yra U formos supjaustytas gryno vario gabalas, šiek tiek didesnis nei oksidas (toliau nuotraukose suprasite kaip))) mes jo litavimo vielą į kampą, šį kartą plius.
Pirmiausia priklijuokite varinę plokštę U prie plastikinio lango. Naudokite daug silikono klijų, todėl sūrus vanduo neištekės. Įsitikinkite, kad litavimo jungtis yra visiškai uždengta klijais arba U klijų išorėje, kaip parodyta nuotraukoje (geriau visiškai padengti klijais).
Žemiau esančioje nuotraukoje pavaizduota galinė saulės baterijos plokštės pusė (pusė, kuri nėra nukreipta į saulę).
Žemiau esančioje nuotraukoje parodyta saulės kolektoriaus priekinė dalis (pusė, kuri bus nukreipta į saulę). Atkreipkite dėmesį, kad silikoniniai klijai ne visiškai padengia varį, nes dalis vario turi būti liečiama su druskos vandeniu.
Mes klijuojame gryno vario plokštelę klijais. Šis sluoksnis veiks kaip izoliatorius tarp gryno vario plokštės ir oksido plokštės ir turėtų būti pakankamai storas, kad druskos vandeniui paliktų mažą tarpą. Vėlgi, ne visas varis yra padengtas, todėl kontaktuojant su vandeniu bus daug vario.
Ant šio sluoksnio švelniai priklijuokite oksido plokštelę. Jūs turite pakankamai stipriai spausti, kad įsitikintumėte, jog klijai supa bet kokius tarpus, bet ne tiek, kad abi plokštės liečiasi.
Žemiau esančioje nuotraukoje pavaizduota galinė saulės baterijos plokštės pusė (pusė, kuri nėra nukreipta į saulę).
Žemiau esančioje nuotraukoje parodyta saulės kolektoriaus priekinė dalis (pusė, kuri bus nukreipta į saulę). Atkreipkite dėmesį, kad aš pridėjau papildomų klijų, kad susidaryčiau vamzdį ant viršaus, kad jis būtų tarsi pilamas sūrus vanduo.
Nuotraukoje nerodomas papildomas klijavimas aplink perimetrą, kad vanduo iš viso negalėjo nutekėti, bet jūs turite tai padaryti. Prieš pradėdami kitą žingsnį, leiskite klijams išdžiūti.
Tada dideliu lašintuvu įpilkite druskos vandens. Užpildykite akumuliatorių beveik iki varinės plokštės viršaus, kad vanduo beveik išsilietų. Tada užsandarinkite skylę lašeliu klijų ir leiskite klijams išdžiūti bent pusvalandį.
Aukščiau esančioje nuotraukoje galite pamatyti plokščią saulės skydelį, veikiantį ryškioje saulės šviesoje. Tai suteikia apie 36 mikroampesus. Taip pat galite pamatyti papildomą klijų granulę aplink plokščių kraštus ir vamzdžio viršaus užpildymą.
Pagaliau kitoje nuotraukoje - autoriaus šešėlis. Atminkite, kad ampermetrui dabar rodoma maždaug 4 mikroamperiai, nes ant jo nepatenka saulės spinduliai.
Šaltinis:
