Solbatteriet är en anordning för att konvertera solens energi till elektricitet. De högpresterande solpanelerna du kan köpa på Radio Shack och andra butiker är tillverkade av specialbehandlat kisel och kräver enorma fabriker, höga temperaturer, speciell rengöring och mycket pengar.
Om vi vill offra effektiviteten för förmågan att skapa våra egna solpaneler i köket från material från en järnaffär, kan vi visa en fungerande solpanel på ungefär en timme.
Vår solpanel är tillverkad av kopparoxid istället för kisel. Kopparoxid är ett av de första materialen där forskare upptäckte den fotoelektriska effekten, där ljus får elektricitet att flöda i materialet.
Tankar om hur man förklarar den fotoelektriska effekten är det som ledde Albert Einstein till Nobelpriset i fysik och till relativitetsteorin.
Material.
1. Ett ark koppar från en järnaffär. Det kostar vanligtvis cirka 150 rubel. för 0,9 kvadratmeter. Vi behöver cirka 45 kvm.
2. Två krokodilklipp.
3. En känslig mikroammeter, som kan mäta mellanrummen mellan 10 och 50 mikroampor. Radio Shack säljer små multimetrar med LCD-skärmar, men du kan använda den vanliga.
4. Elektrisk ugn. Min kökspis är gas, så jag köpte en liten elektrisk spis med en spiral för cirka 750 rubel. Små 700 watt brännare fungerar förmodligen inte - du behöver minst 1100 watt för att brännaren ska bli röd.
5. Plastflaska med skuren hals. Jag använde en 2 liters flaska mineralvatten.
6. Bordsalt. Vi behöver ett par matskedar.
7. Vatten från kranen.
8. Slipapper eller borr med ett sådant munstycke (slipmedel)
9. Plåt.
Manufacturing.
Här är brännaren.
Först måste du klippa av en bit koppar så att den är på storleken på en elektrisk spis. Tvätta händerna för att undvika fet eller andra fläckar. Tvätta också koppararket med tvättmedlet för att tvätta bort fett eller andra fläckar. Använd sandpapper eller en slipborste för att helt ta bort kopparskyddsbeläggningen så att eventuell sulfid eller annan lätt korrosion tas bort.
Lägg sedan ett rent kopparark på plattan (elektriskt) och slå på det maximalt.
Koppar börjar värmas upp och oxideras, du ser vackra röd-orange fläckar på ytan.
När kopparen värms upp ännu mer kommer de flerfärgade fläckarna att ersättas med svart kopparoxid.
Alla färger försvinner när spiralen redan är röd.
När brännaren bränner kommer koppararket att beläggas med svart kopparoxid. Låt den koka ytterligare en halvtimme så att den svarta beläggningen blir tjock. Detta är viktigt, eftersom en tjock beläggning lätt skalas bort, medan en tunn beläggning förblir vidhäftad vid koppar.
Stäng av brännaren efter en halvtimme tillagning. Låt varm koppar på brännaren svalna långsamt. Om du kyler den för snabbt kommer den svarta oxidfilmen att hålla fast vid koppar.
När koppar svalnar, träder det ihop. Svart kopparoxid krymper också. Men de komprimeras i olika hastigheter, vilket gör att den svarta kopparoxiden exfolierar.
Snart faller stora bitar av, det är kul att titta på))
När kopparen har svalnat till rumstemperatur (detta tar cirka 20 minuter) försvinner det mesta av den svarta oxidfilmen. Enkel rengöring med händerna under rinnande vatten tar bort de flesta små bitar.OBSERVERA INTE att dra bort envisa fläckar och böja inte arket - du kan skada ett tunt lager kopparoxid, men vi behöver det bara
Resten av monteringen är mycket snabb och enkel.
Skär det andra koppararket till storleken på det första (uppvärmd). Böj försiktigt båda delarna så att de passar in i plastflaskan utan att vidröra varandra.
Fäst krokodilerna på båda plattorna. Anslut tråden från ren koppar till pluss, och tråden från plattan med oxid till minus.
Blanda nu ett par matskedar salt i lite varmt kranvatten. Rör om tills allt salt har lösts upp. Häll försiktigt blandningen i flaskan (där plattorna är) och lämna cirka 2,5 cm från plattorna.
På bilden ovan, det färdiga solbatteriet IN SHADOW, visar amperemet cirka 6 milliamp. Men även i mörkret kommer detta batteri att ge flera milliamp))
Detta foto visar batteriet i ljuset, och amperemet visar 34 milliamp, ibland kan batteriet ge 50 milliamp, eller till och med mer.
Hur fungerar det?
Kopparoxid är en halvledare. Det är en mellanledare, där elektricitet kan flöda fritt, och en isolator, där elektroner är starkt bundna till sina atomer och inte flyter fritt.
Det finns ett gap i halvledaren som kallas bandgapet mellan elektroner som är starkt bundna till atomen och elektroner som är längre bort från atomen, som kan röra sig fritt och leda elektricitet.
Elektroner kan inte stanna i den förbjudna zonen. En elektron kan ge lite energi och flytta från atomkärnan till bandgapet. Elektronen måste få tillräckligt med energi för att röra sig längre från kärnan utanför den förbjudna zonen.
På liknande sätt kan en elektron utanför bandgapet inte tappa lite energi och falla bara lite närmare kärnan. Detta bör tappa tillräckligt med energi för att falla förbi den förbjudna zonen i det område där elektronerna kan.
När solljus träffar elektroner i kopparoxid får vissa av elektronerna tillräckligt med energi från solljus för att hoppa förbi den förbjudna zonen och bli fri att leda elektricitet.
Fria elektroner rör sig i saltvatten, sedan in i en ren kopparplatta, in i en tråd, genom en ammeter och tillbaka till den oxiderade plattan.
När elektronerna rör sig genom ammetern ser vi arbetet (ampere). När skuggan faller på solbatteriet rör sig elektronerna långsammare och milliampere är mindre.
En anteckning om energi.
Batteriet producerar 50 milliamp vid 0,25 volt.
Detta är 0,0000125 watt (12,5 mikrowatt).
Försök inte tända lampan))) du skulle behöva tunnland batterier för att tända huset. Vår modell är experimentell och kan användas som en ljusgivare.
0,0000125 watt (12,5 mikrowatt) för ett 0,01 kvadratmeter batteri, eller 1,25 milliwatt per kvadratmeter. För att lysa upp en 100-watts glödlampa skulle det ta 80 000 kvadratmeter kopparoxid för den solbelysta sidan och 80 000 kvadratmeter koppar för den mörka elektroden. För att kontrollera en 1 000-watt ugn skulle du behöva 800 000 kvadratmeter kopparoxid och ytterligare 800 000 kvadratmeter vanligt koppar, eller 1 600 000 kvadratmeter tillsammans. Om det skulle fixeras på husets tak, skulle varje hus vara 282 meter långt och 282 meter bredt och acceptera allt för vilket de behövde el, det fanns en spis.
Vid 1 600 000 kvadratmeter finns det 17 222 256,7 kvadratmeter. Om kopparbeläggning kostar $ 5 per kvadratfot, skulle koppar ensam kosta $ 86,110,283,50. Genom att göra detta kan en tiondel av tjockleken sänka den till 8 611 028,35 dollar. Eftersom du köper i bulk, kan du få det för hälften av detta, eller cirka 4 300 000,00 dollar.
Om du använde solpaneler med kisel som kostade $ 4 per watt, kan du köra samma ugn för 4 000,00 dollar. Men grupperna skulle bara vara cirka 10 kvadratmeter.
Eller för ungefär en dollar kan du bygga en solugn av aluminiumfolie och kartong. För ungefär $ 20 kan du bygga en mycket fin polerad aluminium parabolisk solkokare.
Platt solbatteri
Jag gjorde en mer bärbar version av solpanelen i platt form.Jag använde det transparenta plasthöljet på CD-locket som ett fönster och silikonlim (du kan använda vanligt tätningsmedel) för att fästa delarna ihop och isolera dem från varandra.
Först gör vi oxiden av koppar, som i den första delen. Vi lödar en isolerad koppartråd till hörnet av oxidplattan, detta kommer att vara en minus (negativ pol).
Den positiva plattan är en U-formad bit bit ren koppar något större än oxid i storlek (du kommer att förstå hur på bilderna nedan))) vi löd en tråd till dess hörn, den här gången plus.
Lim först kopparplattan U på plastfönstret. Använd mycket silikonlim så att saltvatten inte läcker ut. Se till att lödfogen antingen är helt täckt med lim eller utanför U-lim, som visas på bilden (helt belagd med lim är bättre).
Bilden nedan visar solpanelens baksida (sidan som inte vetter mot solen).
Bilden nedan visar solpanelens framsida (sidan som vetter mot solen). Observera att silikonlim inte täcker koppar helt, eftersom en del av kopparen i slutändan måste vara i kontakt med saltvatten.
Vi lim en platta med ren koppar med lim. Detta skikt fungerar som en isolator mellan den rena kopparplattan och oxidplattan och bör vara tillräckligt tjock för att lämna ett litet utrymme för saltvatten. Återigen är inte all koppar belagd, så det kommer att finnas mycket koppar i kontakt med vatten.
Limma försiktigt oxidplattan på detta lager. Du måste trycka hårt nog för att se till att limet omger några luckor, men inte så mycket att de två plattorna rör.
Bilden nedan visar solpanelens baksida (sidan som inte vetter mot solen).
Bilden nedan visar solpanelens framsida (sidan som vetter mot solen). Observera att jag tillsatte extra lim för att bilda ett rör ovanpå så att det är som att hälla saltvatten.
Fotot visar inte ytterligare limning runt omkretsen, så att vattnet inte alls skulle kunna läcka, men du måste göra det. Låt limet torka innan du fortsätter till nästa steg.
Använd sedan en stor dropper för att tillsätta saltvatten. Fyll batteriet nästan till toppen av kopparplattan så att vattnet nästan smälter ut. Förslut sedan hålet med en droppe lim och låt limet torka i minst en halvtimme.
På bilden ovan kan du se en platt solpanel i aktion i starkt solsken. Det ger cirka 36 mikroampor. Du kan också se en extra limpärla runt plattorna och fyllningen av rörets överkant.
Slutligen, på ett annat foto, författarens skugga. Observera att ammetern nu visar ungefär 4 mikroampor, eftersom inget solljus faller på den.
Källa:
