كيف تصنع لوحة شمسية لمشروع علمي

اللوحة الشمسية عبارة عن مجموعة من الخلايا الشمسية ، وبينما يمكنك إنشاء لوحة بنفسك باستخدام الخلايا التي تشتريها عبر الإنترنت ، إنها طريقة رائعة وأكثر إفادة لبناء خلاياك الخاصة من العثور عليها مواد. يمكنك توليد تيار كهربائي قابل للقياس من ضوء الشمس ، وذلك باستخدام ما يزيد قليلاً عن قطعة من النحاس اللامع وبعض الماء المالح. هذا النوع من الخلايا في حد ذاته لا يولد الكثير من الكهرباء ، ولكن إذا كنت ستبني العديد منها وتوصلها في سلسلة ، يمكنك تطوير تيار كافي لشحن بطارية أو إضاءة لمبة.

عندما اكتشف Heinrich Hertz التأثير الكهروضوئي ، لم يكن لديه إمكانية الوصول إلى رقائق السيليكون المخدر ، لكن كان لديه ألواح معدنية. قد تكون إحدى الألواح نحاسية قد تأكسد بالتعرض للغلاف الجوي لأن أكسيد النحاس كان من أوائل المواد التي لوحظت لعرض هذه الظاهرة. من السهل وضع طبقة من أكسيد النحاس على لوح نحاسي. كل ما عليك فعله هو إضافة الحرارة.

أكسيد النحاس هو أحد أشباه الموصلات ، وإذا غمرت الصفيحة في الماء المالح وعرّضتها لأشعة الشمس ، تتدفق الإلكترونات من الصفيحة إلى الماء المالح. ضع لوحًا نحاسيًا نظيفًا في الماء ليكون بمثابة أنود ، وتتدفق الإلكترونات إليه. إذا قمت بتوصيل الصفيحتين بمتر ، فإن الإلكترونات تتدفق عائدة إلى اللوحة الأصلية عبر المقياس ، ويسجل المقياس التيار الكهربائي.

ستحتاج إلى حوالي نصف قدم مربع من وميض النحاس لهذا المشروع ، والذي يمكنك العثور عليه في معظم متاجر الأجهزة. قطعها إلى قطعتين متساويتين باستخدام قصاصات القصدير. اغسل القطع النحاسية بالماء والصابون لإزالة الشحوم ، ثم ضع ورقة واحدة على موقد الموقد الكهربائي. يجب أن تكون القطعة كبيرة بما يكفي لتغطية الموقد.

قم بتشغيل الحرارة إلى أعلى إعداد لها وراقبها. تتكثف الألوان على القطعة النحاسية ، ثم تبدأ في التغميق بطبقة من أكسيد النحاس. انتظر حتى يتحول النحاس إلى اللون الأسود ، ثم اتركه يطهى لمدة 30 دقيقة أخرى. أطفئ النار واترك النحاس يبرد على الشعلة.

عندما تبرد اللوحة ، يتقلص النحاس وأكسيد النحاس بمعدلات مختلفة ، ويبدأ الطلاء الأسود في التقشر. عندما تبرد اللوحة تمامًا ، قم بإزالة اللوحة وقم بتنظيف جميع المواد المتساقطة برفق. تحتها طبقة حمراء من أكسيد النحاس. لا تفرك هذا - فهذه هي الطبقة شبه الموصلة التي تحتاجها.

زجاجة بلاستيكية شفافة بسعة لتر واحد تجعل الحاوية مناسبة لخلية الطاقة الشمسية الخاصة بك. قطع الزجاجة حول الوسط وإزالة الجزء العلوي حتى يكون لديك وعاء مفتوح. قم بثني اللوحة النحاسية التي قمت بتسخينها في شكل نصف دائرة وقم بتثبيتها داخل الزجاجة بحيث تستقر على الجانب. يجب أن يكون الجانب المواجه للموقد مواجهاً للزجاجة من الخارج. ثني اللوح النحاسي الذي لم تسخنه ليأخذ شكلًا مشابهًا وضعه في الجانب الآخر من الزجاجة. لا ينبغي أن تلمس الألواح.

اخلطي ملعقتين كبيرتين من ملح الطعام في كوب يحتوي على كوبين من الماء الدافئ وقلبي حتى يذوب الملح. صب الماء المالح في الزجاجة البلاستيكية ، املأها بحوالي 3/4 ممتلئ. يجب أن تكون أسطح الألواح المعدنية فوق الماء حتى تتمكن من إرفاق مشابك التمساح. خليتك جاهزة الآن لتوليد الكهرباء.

خذ الخلية للخارج وضعها على طاولة بحيث تواجه الصفيحة المؤكسدة الشمس. قم بتوصيل متر باللوحات بمشابك التمساح وضبط العداد لتسجيل ميكرو أمبير للتيار. عندما تكون الخلية تحت أشعة الشمس الكاملة ، يجب أن يسجل جهاز القياس ما بين 33 و 50 ميكرو أمبير. بدّل العداد لقياس الفولت وستلاحظ وجود جهد يبلغ حوالي 0.25 فولت. لحساب الطاقة القصوى (P) التي توفرها الخلية ، اضرب الحد الأقصى الحالي (I) بالجهد (V) للحصول على 0.00005 أمبير × 0.25 فولت = 0.0000125 واط ، أو 12.5 ميكرو واط. الصيغة التي تعبر عن هذه العلاقة هي P = V x I.

اللوح الشمسي هو ببساطة مجموعة من الخلايا الشمسية موصولة في سلسلة. على الرغم من أن الخلايا الموجودة على اللوحات التجارية مسطحة ، فمن الممكن إنشاء نوع من الألواح يتكون من خلايا في زجاجة. ابدأ بخليتي زجاجة. قم بتوصيل الأنود الموجود على أحدهما ، وهو الصفيحة النحاسية النظيفة ، بالكاثود الآخر ، وهو الصفيحة التي بها ترسبات أكسيد النحاس ، باستخدام سلك به مشابك تمساح. قم بتوصيل العداد باللوحين غير المتصلين. نظرًا لأنك تقوم بمضاعفة الجهد عن طريق توصيل خليتين على التوالي ، فقد ضاعفت قوة الصفيف الخاص بك باستخدام الصيغة P = 2V x I. يمكنك توصيل أي عدد تريده من هذه الخلايا في سلسلة. كل خلية جديدة تزيد الجهد بمقدار 0.25 فولت.