Güneş pili, güneş enerjisini elektriğe dönüştüren bir cihazdır. Radio Shack ve diğer mağazalardan satın alabileceğiniz yüksek performanslı güneş pilleri, özel olarak işlenmiş silikondan yapılır ve büyük fabrikalar, yüksek sıcaklıklar, özel temizlik ve çok para gerektirir.
Eğer hırdavatçıdaki malzemeleri kullanarak kendi mutfak güneş panellerimizi yapma yeteneği için verimliliği değiştirmeye istekliysek, yaklaşık bir saat içinde çalışan bir güneş panelinin tanıtımını yapabiliriz.
Güneş pilimiz silikon yerine bakır oksitten yapılmıştır. Bakır oksit, bilim adamlarının ışığın malzeme içinde elektriğin akmasına neden olduğu fotovoltaik etkiyi keşfettiği ilk malzemelerden biridir.
Fotoelektrik etkinin nasıl açıklanacağına dair düşünceler Albert Einstein'ı Nobel Fizik Ödülü'ne ve görelilik teorisine yönlendiren şey olmuştur.
Malzemeler.
1. Bir hırdavatçıdan alınan bir bakır levha. Genellikle yaklaşık 150 rubleye mal olur. 0,9 metrekare için Yaklaşık 45 metrekareye ihtiyacımız var.
2. İki timsah klipsi.
3.10 ila 50 mikroamper arasındaki aralıkları ölçebilen hassas mikroampermetre. Radio Shack, LCD monitörlü küçük multimetreler satıyor, ancak siz normal olanı kullanabilirsiniz.
4. Elektrikli fırın. Mutfak ocağım bir gaz ocağı, bu yüzden yaklaşık 750 RUB karşılığında küçük, tek bobinli bir elektrikli ocak satın aldım. 700 watt'lık küçük brülörler muhtemelen çalışmayacaktır - brülörün kırmızıya dönmesi için en az 1100 watt gerekir.
5. Boynu kesilmiş plastik şişe. Ben 2 litrelik maden suyu şişesi kullandım.
6. Sofra tuzu. Birkaç yemek kaşığına ihtiyacımız olacak.
7. Musluk suyu.
8. Böyle bir ataşmanla zımpara kağıdı veya matkap (aşındırıcı)
9. Sac metal.
Üretme.
İşte ocak.
Öncelikle bir parça bakırı elektrikli soba büyüklüğünde kesmeniz gerekir. Yağlı veya başka lekeler bırakmayacak şekilde ellerinizi yıkayın. Ayrıca yağ veya diğer lekeleri çıkarmak için bakır levhayı deterjanla yıkayın.Bakır koruyucu kaplamayı tamamen çıkarmak için zımpara kağıdı veya aşındırıcı bir fırça kullanın, böylece sülfür veya diğer hafif korozyonlar giderilir.
Daha sonra sobanın (elektrikli) üzerine temiz bir bakır levha yerleştirin ve maksimuma açın.
Bakır ısınmaya ve oksitlenmeye başlayacak, yüzeyinde güzel kırmızı-turuncu lekeler göreceksiniz.
Bakır daha da ısındığında çok renkli noktaların yerini siyah bakır oksit almaya başlayacaktır.
Spiral zaten kırmızı olduğunda tüm renkler kaybolur.
Brülör parladığında bakır levha siyah bakır oksitle kaplanacaktır. Siyah kaplamanın kalın olması için yarım saat daha pişmesine izin verin. Bu önemlidir, çünkü kalın bir kaplama kolayca soyulabilir, ince bir kaplama ise bakıra yapışmış kalacaktır.
Yarım saat piştikten sonra ocağı kapatın. Sıcak bakırı ocakta yavaşça soğumaya bırakın. Çok hızlı soğutursanız bakıra siyah oksit filmi yapışır.
Bakır soğudukça büzülür. Siyah bakır oksit de büzülür. Ancak farklı oranlarda büzülürler, bu da siyah bakır oksidin pul pul dökülmesine neden olur.
Yakında büyük parçalar düşmeye başlayacak, izlemesi eğlenceli))
Bakır oda sıcaklığına soğuduktan sonra (bu yaklaşık 20 dakika sürer), siyah oksit filmin çoğu kaybolacaktır. Akan suyun altında ellerinizle hafif bir fırçalama küçük parçaların çoğunu giderecektir. İnatçı lekeleri çıkarmaya ÇALIŞMAYIN ve levhayı bükmeyin; ince bakır oksit tabakasına zarar verebilirsiniz, ki bu da tam olarak ihtiyacımız olan şey.
Montajın geri kalanı çok hızlı ve kolaydır.
İkinci bakır levhayı birinciyle (ısıtılmış olan) aynı boyutta kesin.Her iki parçayı birbirine değmeden plastik şişeye oturacak şekilde DİKKATLİCE bükün.
Her iki plakaya da timsah tipi klips takın. Saf bakırdan gelen kabloyu artıya ve oksit plakadan gelen kabloyu negatife bağlayın.
Şimdi birkaç yemek kaşığı tuzu biraz sıcak musluk suyuyla karıştırın. Tüm tuz eriyene kadar karıştırın. Karışımı dikkatlice şişenin içine (plakaların olduğu yere) dökün ve plakaların kenarlarından yaklaşık 2,5 cm uzakta bırakın.
Yukarıdaki fotoğrafta bitmiş güneş pili GÖLGEDE, ampermetre yaklaşık 6 miliamper gösteriyor. Ancak karanlıkta bile bu pil birkaç miliamper üretecektir))
Bu fotoğraf pili ışık altında gösteriyor ve ampermetre 34 miliamper gösteriyor, bazen pil 50 miliamper, hatta daha fazlasını verebilir.
Nasıl çalışır?
Bakır oksit bir yarı iletkendir.Elektriğin serbestçe akabileceği bir ara iletken ve elektronların atomlarına sıkı sıkıya bağlı olduğu ve serbestçe akmadığı bir yalıtkandır.
Bir yarı iletkende, atoma sıkı bir şekilde bağlı olan elektronlar ile atomdan daha uzakta bulunan, serbestçe hareket edebilen ve elektriği iletebilen elektronlar arasında bant aralığı adı verilen bir boşluk bulunur.
Elektronlar bant aralığında kalamazlar. Bir elektron ancak çok az bir enerji vererek atomun çekirdeğinden bant aralığına doğru hareket edebilir. Elektronun çekirdekten bant aralığının dışına doğru hareket edebilmesi için yeterli enerji kazanması gerekir.
Benzer şekilde, bant aralığının dışındaki bir elektron da bir miktar enerji kaybedemez ve çekirdeğe yalnızca biraz daha yaklaşabilir. Bant aralığını aşarak elektronların kaçabileceği bölgeye düşebilmesi için yeterli enerjiyi kaybetmesi gerekir.
Güneş ışığı bakır oksitteki elektronlara çarptığında, elektronların bir kısmı güneş ışığından bant aralığını atlayacak ve elektriği iletebilecek kadar serbest hale gelecek kadar enerji alır.
Serbest elektronlar tuzlu suya, ardından temiz bakır plakaya, telin içine, ampermetreden geçerek oksitlenmiş plakaya geri döner.
Elektronlar ampermetreden geçerken işi (amper) görürüz. Güneş panelinin üzerine bir gölge düştüğünde elektronlar daha yavaş hareket eder ve miliamper daha düşük olur.
Enerji ile ilgili bir not.
Pil 0,25 voltta 50 miliamper üretiyor.
Bu 0,0000125 watt'tır (12,5 mikrowatt).
Ampul yakmaya çalışmayın))) Bir evi aydınlatmak için dönümlerce pil gerekir.Modelimiz deneyseldir ve ışık sensörü olarak kullanılabilir.
0,01 metrekarelik bir pil için 0,0000125 watt (12,5 mikrowatt) veya metrekare başına 1,25 miliwatt.100 watt'lık bir ampulü aydınlatmak için güneşli taraf için 80.000 metrekare bakır oksit ve karanlık elektrot için 80.000 metrekare bakır gerekir. 1.000 watt'lık bir fırını çalıştırmak için 800.000 metrekare bakır okside ve 800.000 metrekare sade bakıra, yani 1.600.000 metrekarenin tamamına ihtiyacınız olacak. Bir evin çatısına monte edilecek olsaydı her ev 282 metre uzunluğunda ve 282 metre genişliğinde olurdu, elektriğe ihtiyaç duydukları her şey hesaba katılırsa bir adet soba vardı.
1.600.000 metrekarede 17.222.256,7 metrekare var. Eğer bakır metrekare başına 5 doları karşılıyorsa, bakır tek başına 86.110.283,50 dolara mal olacak. Bunu kalınlığın onda biri yapmak, bunu 8.611.028,35 dolara düşürebilir. Toplu olarak satın aldığınız için bunun yarısı kadar veya yaklaşık 4.300.000,00 $ karşılığında alabilirsiniz.
Watt başına 4 ABD Doları tutarındaki silikon güneş panellerini kullanmış olsaydınız, aynı fırını 4.000,00 ABD Doları karşılığında çalıştırabilirsiniz. Ancak paneller yalnızca 10 metrekare civarında olacaktır.
Veya yaklaşık bir dolara alüminyum folyo ve kartondan bir güneş enerjisi fırını yapabilirsiniz. Yaklaşık 20 $ karşılığında çok güzel, parlatılabilir alüminyum parabolik güneş ocağı yapabilirsiniz.
Düz güneş pili
Güneş panelinin daha taşınabilir bir versiyonunu düz bir şekilde yaptım. Hem parçaları bir arada tutmak hem de birbirlerinden izole etmek için pencere olarak şeffaf plastik bir CD kapağı ve silikon yapıştırıcı kullandım.
İlk önce ilk bölümde olduğu gibi bakırdan oksit yapıyoruz, oksit plakanın köşesine yalıtımlı bir bakır tel lehimliyoruz, bu eksi (negatif kutup) olacak.
Pozitif plaka, oksit olandan biraz daha büyük olan U şeklinde bir saf bakır parçasıdır (aşağıdaki resimlerde nasıl olduğunu anlayacaksınız)) köşesine bir tel lehimliyoruz, bu sefer bir artı.
İlk önce bakır plakayı U plastik pencereye yapıştırıyoruz. Tuzlu suyun sızmaması için bol miktarda silikon yapıştırıcı kullanın. Lehim bağlantısının ya tamamen tutkalla kaplandığından ya da fotoğrafta gösterildiği gibi U tutkalının dışında olduğundan emin olun (tamamen tutkalla kaplanmış olması daha iyidir).
Aşağıdaki fotoğraf güneş panelinin arka tarafını göstermektedir (güneşe bakmayan taraf).
Aşağıdaki fotoğraf güneş panelinin ön tarafını (güneşe bakacak tarafı) göstermektedir. Bakırın bir kısmının sonuçta tuzlu suyla temas etmesi gerektiğinden silikon yapıştırıcının bakırı tamamen kaplamadığını unutmayın.
Saf bakır plakaya tutkal uygulayın. Bu tabaka, saf bakır levha ile oksit levha arasında yalıtkan görevi görecek ve tuzlu su için küçük bir boşluk bırakacak kadar kalın olmalıdır. Yine bakırın tamamı kaplanmadığından su ile temas halinde olan bakırın büyük bir kısmı olacaktır.
Oksit plakayı dikkatlice bu katmana yapıştırın. Tutkalın tüm boşlukları çevrelediğinden emin olmak için yeterince sert bastırmak istiyorsunuz, ancak iki plakanın birbirine değeceği kadar da sert değil.
Aşağıdaki fotoğraf güneş panelinin arka tarafını göstermektedir (güneşe bakmayan taraf).
Aşağıdaki fotoğraf güneş panelinin ön tarafını (güneşe bakacak tarafı) göstermektedir.Dökülen tuzlu suya benzeyecek şekilde boruyu üstte oluşturmak için fazladan yapıştırıcı eklediğimi unutmayın.
Fotoğraf, suyun içeri sızmasını önlemek için çevre etrafındaki ek tutkal kaplamasını göstermiyor, ancak bunu yapmanız gerekiyor. Bir sonraki adıma geçmeden önce tutkalın kurumasını bekleyin.
Daha sonra büyük bir damlalık kullanarak tuzlu su ekleyin. Pili, su neredeyse akana kadar bakır plakanın neredeyse üstüne kadar doldurun. Daha sonra deliği bir damla tutkalla kapatın ve tutkalın en az yarım saat kurumasını bekleyin.
Yukarıdaki fotoğrafta düz panel güneş panelini parlak güneş ışığında çalışırken görebilirsiniz. Yaklaşık 36 mikroamper verir. Ayrıca plakaların kenarlarında fazladan bir tutkal damlası olduğunu ve borunun üst kısmını doldurduğunu da görebilirsiniz.
Son olarak başka bir fotoğrafta yazarın gölgesi var. Üzerine güneş ışığı gelmediği için ampermetrenin artık yaklaşık 4 mikroamper okuduğunu unutmayın.
