De zonnebatterij is een apparaat om de energie van de zon om te zetten in elektriciteit. De hoogwaardige zonnepanelen die u kunt kopen bij Radio Shack en andere winkels zijn gemaakt van speciaal behandeld silicium en vereisen enorme fabrieken, hoge temperaturen, speciale reiniging en veel geld.
Als we efficiëntie willen opofferen voor de mogelijkheid om onze eigen zonnepanelen in de keuken te maken van materialen van een ijzerhandel, kunnen we een werkend zonnepaneel in ongeveer een uur demonstreren.
Ons zonnepaneel is gemaakt van koperoxide in plaats van silicium. Koperoxide is een van de eerste materialen waarin wetenschappers het foto-elektrische effect ontdekten, waarbij licht elektriciteit in het materiaal laat stromen.
Gedachten over het verklaren van het foto-elektrisch effect hebben Albert Einstein geleid tot de Nobelprijs voor de fysica en tot de relativiteitstheorie.
Materials.
1. Een blad koper van een ijzerhandel. Het kost meestal ongeveer 150 roebel. voor 0,9 vierkante meter. We hebben ongeveer 45 vierkante cm nodig.
2. Twee krokodilklemmen.
3. Een gevoelige microammeter, die de gaten tussen 10 en 50 microampère kan meten. Radio Shack verkoopt kleine multimeters met LCD-monitoren, maar u kunt de gebruikelijke gebruiken.
4. Elektrische oven. Mijn keukenfornuis is op gas, dus ik kocht een klein elektrisch fornuis met één spiraal voor ongeveer 750 roebel Kleine kleine branders van 700 watt zullen waarschijnlijk niet werken - je hebt minstens 1100 watt nodig om de brander rood te laten worden.
5. Plastic fles met een gesneden hals. Ik gebruikte een fles mineraalwater van 2 liter.
6. Tafelzout. We hebben een paar eetlepels nodig.
7. Water uit de kraan.
8. Schuurpapier of boor met een dergelijk mondstuk (schuurmiddel)
9. Plaatwerk.
Manufacturing.
Hier is de brander.
Eerst moet je een stuk koper afsnijden zodat het de grootte heeft van een elektrisch fornuis. Was uw handen om vettige of andere vlekken te voorkomen. Was ook de koperen plaat met het schoonmaakmiddel om vet of andere vlekken af te wassen. Gebruik schuurpapier of een schuurborstel om de koperen plaat volledig te verwijderen, zodat eventuele sulfide of andere lichte corrosie wordt verwijderd.
Leg vervolgens een schone koperen plaat op de tegel (elektrisch) en zet deze maximaal aan.
Koper begint op te warmen en te oxideren, je ziet prachtige roodoranje vlekken op het oppervlak.
Wanneer het koper nog meer opwarmt, worden de veelkleurige vlekken vervangen door zwart koperoxide.
Alle kleuren verdwijnen wanneer de spiraal al rood is.
Wanneer de brander brandt, wordt de koperen plaat bedekt met zwart koperoxide. Laat het nog een half uur koken, zodat de zwarte coating dik is. Dit is belangrijk, omdat een dikke coating gemakkelijk loslaat, terwijl een dunne coating aan koper blijft kleven.
Schakel na een half uur koken de brander uit. Laat heet koper op de brander langzaam afkoelen. Als je het te snel afkoelt, blijft de zwarte oxidefilm aan het koper kleven.
Terwijl koper afkoelt, trekt het samen. Zwart koperoxide krimpt ook. Maar ze worden gecomprimeerd met verschillende snelheden, waardoor het zwarte koperoxide exfolieert.
Binnenkort vallen er grote stukken af, het is leuk om naar te kijken))
Wanneer het koper is afgekoeld tot kamertemperatuur (dit duurt ongeveer 20 minuten), zal het grootste deel van de zwarte oxidefilm verdwijnen. Eenvoudig reinigen met uw handen onder stromend water zal de meeste kleine stukjes verwijderen.PROBEER NIET om hardnekkige vlekken te verwijderen en buig de plaat niet - u kunt een dunne laag koperoxide beschadigen, maar we hebben het alleen nodig
De rest van de montage is erg snel en gemakkelijk.
Knip het tweede vel koper op maat van de eerste (verwarmd). Buig beide delen voorzichtig zodat ze in de plastic fles passen zonder elkaar aan te raken.
Bevestig de krokodillen aan beide platen. Verbind de draad van puur koper met de plus en de draad van de plaat met oxide naar de min.
Meng nu een paar eetlepels zout in een beetje heet kraanwater. Roer tot al het zout is opgelost. Giet het mengsel voorzichtig in de fles (waar de platen zijn) en laat ongeveer 2,5 cm van de randen van de platen.
In de bovenstaande foto toont de voltooide zonnebatterij IN DE SCHADUW de ampèremeter ongeveer 6 milliampère. Maar zelfs in het donker geeft deze batterij verschillende milliampère))
Deze foto toont de batterij in het licht en de ampèremeter toont 34 milliampère, soms kan de batterij 50 milliampère geven, of zelfs meer.
Hoe werkt het
Koperoxide is een halfgeleider. Het is een tussengeleider, waar elektriciteit vrij kan stromen, en een isolator, waar elektronen sterk aan hun atomen zijn gebonden en niet vrij kunnen stromen.
Er is een opening in de halfgeleider die de bandafstand wordt genoemd tussen elektronen die sterk zijn verbonden met het atoom en elektronen die verder weg zijn van het atoom, die vrij kunnen bewegen en elektriciteit geleiden.
Elektronen kunnen niet in de verboden zone blijven. Een elektron kan slechts een beetje energie geven en zich verplaatsen van de kern van het atoom naar de band gap. Het elektron moet voldoende energie ontvangen om verder van de kern te bewegen, buiten de verboden zone.
Evenzo kan een elektron buiten de band gap geen beetje energie verliezen en slechts een beetje dichter bij de kern vallen. Dit zou genoeg energie moeten verliezen om voorbij de verboden zone te vallen in het gebied waar de elektronen kunnen.
Wanneer zonlicht elektronen in koperoxide raakt, ontvangen sommige elektronen voldoende energie van zonlicht om voorbij de verboden zone te springen en vrij te worden om elektriciteit te geleiden.
Vrije elektronen bewegen in zout water, vervolgens in een schone koperen plaat, in een draad, door een ampèremeter en terug naar de geoxideerde plaat.
Terwijl de elektronen door de ampèremeter bewegen, zien we het werk (ampères). Wanneer de schaduw op de zonnebatterij valt, bewegen de elektronen langzamer en is de milliampère kleiner.
Een opmerking over energie.
De batterij produceert 50 milliampère bij 0,25 volt.
Dit is 0,0000125 watt (12,5 microwatt).
Probeer de lamp niet aan te steken)))) je hebt een aantal batterijen nodig om het huis aan te steken. Ons model is experimenteel en kan worden gebruikt als lichtsensor.
0,0000125 watt (12,5 microwatt) voor een batterij van 0,01 vierkante meter, of 1,25 milliwatt per vierkante meter. Om een lamp van 100 watt te verlichten, zou 80.000 vierkante meter koperoxide nodig zijn voor de zonovergoten zijde en 80.000 vierkante meter koper voor de donkere elektrode. Om een oven van 1000 watt aan te sturen, hebt u 800.000 vierkante meter koperoxide en nog eens 800.000 vierkante meter gewoon koper of 1.600.000 vierkante meter allemaal nodig. Als het op het dak van het huis zou worden bevestigd, zou elk huis 282 meter lang en 282 meter breed zijn en alles accepteren waarvoor ze elektriciteit nodig hadden, was er een kachel.
Op 1.600.000 vierkante meter zijn er 17.222.256.7 vierkante voet. Als koperafdekking $ 5 per vierkante voet kost, zou koper alleen $ 86,110,283,50 kosten. Door dit te doen kan een tiende van de dikte het verlagen naar $ 8.611.028,35. Omdat je bulk koopt, krijg je het misschien voor de helft hiervan, of ongeveer $ 4.300.000,00.
Als je silicium zonnepanelen gebruikt die $ 4 per watt kosten, kun je dezelfde oven gebruiken voor $ 4.000,00. Maar de groepen zouden slechts ongeveer 10 vierkante meter zijn.
Of voor ongeveer een dollar, kunt u een zonne-oven bouwen uit aluminiumfolie en karton. Voor ongeveer $ 20 kun je een heel mooi gepolijst aluminium parabolisch zonnekooktoestel bouwen.
Platte zonnebatterij
Ik maakte een meer draagbare versie van het zonnepaneel in een platte vorm.Ik gebruikte de transparante plastic hoes van de CD-hoes als een venster en siliconenlijm (je kunt gewoon afdichtmiddel gebruiken) om de onderdelen aan elkaar te bevestigen en ze van elkaar te isoleren.
Eerst maken we het koperoxide, zoals in het eerste deel. We solderen een geïsoleerde koperdraad op de hoek van de oxideplaat, dit wordt een min (negatieve pool).
De positieve plaat is een U-vormig gesneden stuk zuiver koper dat iets groter is dan oxide (verder op de foto's zul je begrijpen hoe))) we solderen een draad aan de hoek, deze keer plus.
Lijm eerst de koperen plaat U op het plastic venster. Gebruik veel siliconenlijm, zodat er geen zout water uit lekt. Zorg ervoor dat de soldeerverbinding volledig is bedekt met lijm of buiten U-lijm is, zoals weergegeven op de foto (volledig bedekt met lijm is beter).
De onderstaande foto toont de achterkant van het zonnepaneel (de kant die niet op de zon is gericht).
De onderstaande foto toont de voorkant van het zonnepaneel (de kant die naar de zon zal kijken). Merk op dat siliconenlijm koper niet volledig bedekt, omdat een deel van het koper uiteindelijk in contact moet komen met zout water.
We lijmen een plaat van puur koper met lijm. Deze laag fungeert als een isolator tussen de pure koperplaat en de oxideplaat en moet dik genoeg zijn om een kleine ruimte voor zout water over te laten. Nogmaals, niet alle koper is gecoat, dus er zal veel koper in contact komen met water.
Lijm de oxideplaat voorzichtig op deze laag. Je moet hard genoeg drukken om ervoor te zorgen dat de lijm eventuele openingen omgeeft, maar niet zozeer dat de twee platen elkaar raken.
De onderstaande foto toont de achterkant van het zonnepaneel (de kant die niet op de zon is gericht).
De onderstaande foto toont de voorkant van het zonnepaneel (de kant die naar de zon zal kijken). Merk op dat ik extra lijm heb toegevoegd om een pijp bovenop te vormen zodat het lijkt op het gieten van zout water.
De foto laat geen extra lijm rond de omtrek zien, zodat het water helemaal niet kan lekken, maar u moet het doen. Laat de lijm drogen voordat u doorgaat naar de volgende stap.
Gebruik vervolgens een grote druppelaar om zout water toe te voegen. Vul de batterij bijna tot aan de bovenkant van de koperen plaat zodat het water bijna wegloopt. Sluit het gat vervolgens af met een druppel lijm en laat de lijm minimaal een half uur drogen.
Op de foto hierboven zie je een vlak zonnepaneel in actie in fel zonlicht. Het geeft ongeveer 36 microampère. Je kunt ook een extra lijmlaag zien rond de randen van de platen en de vulling van de bovenkant van de pijp.
Eindelijk, in een andere foto, de schaduw van de auteur. Merk op dat de ampèremeter nu ongeveer 4 microampère weergeeft, omdat er geen zonlicht op valt.
Bron:
