Saules baterija ir ierīce saules enerģijas pārvēršanai elektrībā. Augstas veiktspējas saules paneļi, kurus varat iegādāties Radio Shack un citos veikalos, ir izgatavoti no īpaši apstrādāta silīcija, un tām ir vajadzīgas milzīgas rūpnīcas, augsta temperatūra, īpaša tīrīšana un daudz naudas.
Ja mēs vēlamies ziedot efektivitāti par spēju izgatavot savus saules paneļus virtuvē no datortehnikas veikala materiāliem, mēs varam demonstrēt strādājošu saules paneli aptuveni stundas laikā.
Mūsu saules panelis ir izgatavots no vara oksīda, nevis silīcija. Vara oksīds ir viens no pirmajiem materiāliem, kurā zinātnieki atklāja fotoelektrisko efektu, kurā gaisma izraisa elektrības plūsmu materiālā.
Domas par to, kā izskaidrot fotoelektrisko efektu, noveda Albertu Einšteinu pie Nobela prēmijas fizikā un relativitātes teorijas.
Materiāli
1. Vara lapa no datortehnikas veikala. Tas parasti maksā apmēram 150 rubļu. 0,9 kvadrātmetriem.Mums ir nepieciešams apmēram 45 kvadrātmetri.
2. Divi krokodila klipši.
3. Jutīgs mikrouzmērītājs, ar kura palīdzību var izmērīt spraugas no 10 līdz 50 mikroamperiem. Radio Shack pārdod mazus multimetrus ar LCD monitoriem, taču jūs varat izmantot parasto.
4. Elektriskā cepeškrāsns. Mana virtuves plīts ir gāze, tāpēc es nopirku nelielu elektrisko plīti ar vienu spirāli par aptuveni 750 rubļiem. Mazie 700 vatu degļi droši vien nedarbosies - lai deglis kļūtu sarkans, jums ir nepieciešami vismaz 1100 vati.
5. Plastmasas pudele ar nogrieztu kaklu. Es izmantoju 2 litru minerālūdens pudeli.
6. Galda sāls. Mums vajadzēs pāris ēdamkarotes.
7. Ūdens no krāna.
8. Smilšpapīrs vai urbis ar šādu sprauslu (abrazīvs)
9. Lokšņu metāls.
Ražošana.
Šeit ir deglis.
Vispirms jums vajadzētu nogriezt vara gabalu, lai tas būtu elektriskās plīts izmērs. Nomazgājiet rokas, lai izvairītos no taukainiem vai citiem traipiem. Arī vara loksni mazgājiet ar mazgāšanas līdzekli, lai nomazgātu taukus vai citus traipus. Izmantojiet smilšpapīru vai abrazīvu suku, lai pilnībā noņemtu vara aizsargpārklājumu tā, lai tiktu noņemti visi sulfīdi vai cita viegla korozija.
Pēc tam uz flīzes (elektriskā) ielieciet tīru vara loksni un maksimāli ieslēdziet to.
Varis sāks sakarst un oksidējas, uz tā virsmas redzēsit skaistus sarkanoranžus plankumus.
Kad varš vēl vairāk sasilst, daudzkrāsainos plankumus aizstās ar melnu vara oksīdu.
Visas krāsas pazūd, kad spirāle jau ir sarkana.
Kad deglis deg, vara loksne tiks pārklāta ar melnu vara oksīdu. Ļaujiet tai pagatavot vēl pusstundu, tāpēc melnais pārklājums būs biezs. Tas ir svarīgi, jo biezs pārklājums viegli nolobīsies, bet plānais pārklājums paliks pielīmēts pie vara.
Pēc pusstundas vārīšanas izslēdziet degli. Atstājiet karstu varu uz degļa lēnām atdzist. Ja to atdzesē pārāk ātri, melnā oksīda plēve pielīp pie vara.
Kad varš atdziest, tas saraujas. Sarūk arī melnais vara oksīds. Bet tie tiek saspiesti dažādos ātrumos, kas izraisa melnā vara oksīda sabiezēšanu.
Drīz nokritīs lieli gabali, to ir jautri skatīties))
Kad varš ir atdzisis līdz istabas temperatūrai (tas prasa apmēram 20 minūtes), lielākā daļa melnā oksīda plēves pazūd. Viegla tīrīšana ar rokām zem tekoša ūdens noņems lielāko daļu mazo gabalu.NEVAJADZIET nomizot spītīgos traipus un nelocīt loksni - jūs varat sabojāt plānu vara oksīda kārtu, bet mums tas vienkārši ir nepieciešams
Pārējā montāža ir ļoti ātra un vienkārša.
Nogrieziet otro vara loksni pēc pirmās (uzkarsētas) izmēra.Apstiprināti salieciet abas detaļas tā, lai tās ievietotos plastmasas pudelē, nepieskaroties viena otrai.
Pievienojiet krokodilus abām plāksnēm. Pievienojiet vadu no tīra vara pie plusa, un vadu no plāksnes ar oksīdu līdz mīnusam.
Tagad sajauciet pāris ēdamkarotes sāls nedaudz karstā krāna ūdenī. Maisa, līdz viss sāls ir izšķīdis. Viegli ielejiet maisījumu pudelē (kur atrodas plāksnes), atstājot apmēram 2,5 cm no plākšņu malām.
Iepriekš redzamajā fotoattēlā gatavā saules baterija IN SHADOW, ampērmetrs rāda apmēram 6 miliampērus. Bet pat tumsā šī baterija piešķirs vairākus miliampērus))
Šajā fotoattēlā ir parādīts akumulators gaismā, un ampērmetrs rāda 34 miliampērus, dažreiz akumulators var dot 50 miliampus vai pat vairāk.
Kā tas darbojas?
Vara oksīds ir pusvadītājs. Tas ir starpposma vadītājs, kurā elektrība var brīvi plūst, un izolators, kurā elektroni ir cieši saistīti ar atomiem un neplūst brīvi.
Pusvadītājā ir sprauga, ko sauc par joslu spraugu starp elektroniem, kas ir cieši saistīti ar atomu, un elektroniem, kas atrodas tālāk no atoma, kuri var brīvi pārvietoties un vadīt elektrību.
Elektroni nevar uzturēties aizliegtajā zonā. Elektrons var dot tikai nedaudz enerģijas un pāriet no atoma kodola uz joslas spraugu. Elektronam jāsaņem pietiekami daudz enerģijas, lai virzītos tālāk no kodola, ārpus aizliegtas zonas.
Tāpat elektrons ārpus joslas spraugas nevar zaudēt nedaudz enerģijas un nokrist tikai nedaudz tuvāk kodolam. Tam vajadzētu zaudēt pietiekami daudz enerģijas, lai nokļūtu gar aizliegto zonu reģionā, kur elektroni var.
Kad saules gaisma triecas vara oksīda elektroniem, daži elektroni no saules gaismas saņem pietiekami daudz enerģijas, lai pārietu gar aizliegto zonu un varētu brīvi vadīt elektrību.
Brīvie elektroni pārvietojas sālsūdenī, pēc tam tīrā vara plāksnē, stieplē, caur ampermetru un atpakaļ uz oksidēto plāksni.
Kad elektroni pārvietojas caur ampermetru, mēs redzam darbu (ampēros). Kad ēna nokrīt uz saules baterijas, elektroni pārvietojas lēnāk, un miliampers ir mazāks.
Piezīme par enerģiju.
Akumulators rada 50 miliampus ar 0,25 voltiem.
Tas ir 0,0000125 vati (12,5 mikrosetiņas).
Nemēģiniet apgaismot spuldzi))), lai māju apgaismotu, jums vajadzēs akumulatoru hektāru. Mūsu modelis ir eksperimentāls un to var izmantot kā gaismas sensoru.
0,0000125 vati (12,5 mikrosekcijas) 0,01 kvadrātmetra akumulatoram vai 1,25 milvati uz kvadrātmetru. Lai apgaismotu 100 vatu spuldzi, saulē apspīdētajai pusei būtu nepieciešami 80 000 kvadrātmetri vara oksīda, bet tumšajam elektrodam - 80 000 kvadrātmetri vara. Lai kontrolētu 1000 vatu krāsni, jums būs nepieciešami 800 000 kvadrātmetri vara oksīda un vēl 800 000 kvadrātmetri vienkārša vara jeb 1 600 000 kvadrātmetri visi kopā. Ja tas tiktu piestiprināts pie mājas jumta, katra māja būtu 282 metrus gara un 282 metrus plata, pieņemot visu, kam viņiem bija nepieciešama elektrība, bija viena plīts.
1600 000 kvadrātmetru platībā ir 17 222 256,7 kvadrātpēdas. Ja vara pārklājums maksā USD 5 par kvadrātpēdu, tad vara vien maksātu USD 86 110 283,50. To darot, viena desmitā daļa no biezuma var to samazināt līdz USD 8 611 028,35. Tā kā jūs pērkat vairumā, iespējams, iegūsit to par pusi no tā jeb aptuveni USD 4 300 000,00.
Ja jūs izmantojāt silīcija saules paneļus, kuru cena ir USD 4 par vatu, jūs varētu darbināt to pašu krāsni par USD 4 000,00. Bet grupas būtu tikai apmēram 10 kvadrātmetri.
Vai arī par aptuveni dolāru jūs varat uzbūvēt saules krāsni no alumīnija folijas un kartona. Par aptuveni 20 ASV dolāriem jūs varat uzbūvēt ļoti jauku pulētu alumīnija parabolisko saules plīti.
Plakana saules baterija
Es izgatavoju vairāk pārnēsājamu saules paneļa versiju plakanā formā.Kā logu es izmantoju caurspīdīgu CD vāka plastmasas vāciņu un silikona līmi (jūs varat izmantot parasto hermētiķi), lai detaļas piestiprinātu kopā un izolētu tās viena no otras.
Pirmkārt, mēs izgatavojam vara oksīdu, tāpat kā pirmajā daļā. Mēs pielodējam izolētu vara stiepli pie oksīda plāksnes stūra, tas būs mīnus (negatīvs pols).
Pozitīvā plāksne ir U formas griezts tīra vara gabals, kas nedaudz lielāks par oksīdu (tālāk attēlos jūs sapratīsit, kā))) mēs pielodējam stiepli uz tā stūra, šoreiz plus.
Vispirms pielīmējiet vara loksni U pie plastmasas loga. Izmantojiet daudz silikona līmi, tāpēc sālsūdens neizplūdīs. Pārliecinieties, vai lodēšanas savienojums ir pilnībā pārklāts ar līmi vai ārpus U līme, kā parādīts fotoattēlā (labāk ir pilnībā pārklāts ar līmi).
Zemāk esošajā fotoattēlā redzama saules paneļa aizmugurējā puse (puse, kas nav vērsta pret sauli).
Zemāk esošajā fotoattēlā ir parādīta saules paneļa priekšpuse (puse, kas būs vērsta pret sauli). Ņemiet vērā, ka silikona līme pilnībā neaptver varu, jo vara daļai galu galā jābūt saskarē ar sālsūdeni.
Mēs līmējam tīra vara plāksni ar līmi. Šis slānis darbosies kā izolators starp tīra vara plāksni un oksīda plāksni, un tam jābūt pietiekami biezam, lai atstātu nelielu vietu sālsūdenim. Atkal ne viss varš ir pārklāts, tāpēc, nonākot saskarē ar ūdeni, būs daudz vara.
Uz šī slāņa viegli pielīmējiet oksīda plāksni. Jums ir jāpiespiež pietiekami grūti, lai pārliecinātos, ka līme apņem visas spraugas, bet ne tik daudz, lai abas plāksnes pieskartos.
Zemāk esošajā fotoattēlā redzama saules paneļa aizmugurējā puse (puse, kas nav vērsta pret sauli).
Zemāk esošajā fotoattēlā ir parādīta saules paneļa priekšpuse (puse, kas būs vērsta pret sauli). Ņemiet vērā, ka es pievienoju papildu līmi, lai izveidotu cauruli virsū tā, lai tā būtu kā sālsūdens ieliešana.
Fotoattēlā nav parādīta papildu līmēšana pa perimetru, lai ūdens vispār nevarētu noplūst, bet jums tas jādara. Pirms pāriet pie nākamās darbības, ļaujiet līmei nožūt.
Pēc tam ar lielu pilinātāju pievienojiet sālsūdeni. Piepildiet akumulatoru gandrīz līdz vara plāksnes augšdaļai, lai ūdens gandrīz izlīst. Pēc tam caurumu noslēdz ar pilienu līmes un ļauj līmi nožūt vismaz pusstundu.
Augšējā fotoattēlā varat redzēt plakanu saules paneli, kas darbojas spožā saulē. Tas dod apmēram 36 mikroamperus. Ap plākšņu malām un caurules augšpuses pildījumu var redzēt arī papildu līmi.
Visbeidzot, citā fotoattēlā autora ēna. Ņemiet vērā, ka ampermetrs tagad rāda apmēram 4 mikroamperus, jo uz to nekrīt saules gaisma.
Avots:
