Et solpanel er en række solceller, og mens du selv kan konstruere et panel med celler du køber online, er det meget køligere og mere lærerigt at opbygge dine egne celler ud af fundet materialer. Med lidt mere end et ark kobber, der blinker og noget saltvand, kan du generere en målbar elektrisk strøm fra sollys. I sig selv genererer denne type celle ikke meget elektricitet, men hvis du skulle bygge mange af dem og koble dem i serie, kunne du udvikle nok strøm til at oplade et batteri eller tænde en pære.
Teori bag kobbercellen
Da Heinrich Hertz opdagede den fotoelektriske effekt, havde han ikke adgang til dopede siliciumchips, men han havde metalplader. En af pladerne kan have været kobber, der var oxideret ved udsættelse for atmosfæren, fordi kobberoxid var et af de første materialer, der blev observeret for at udvise dette fænomen. Det er temmelig let at deponere et lag kobberoxid på et kobberark. Alt du skal gøre er at tilføje varme.
Cuprous oxid er en halvleder, og hvis du nedsænker pladen i saltvand og udsætter den for sollys, strømmer elektroner fra pladen ind i saltvandet. Sæt en ren kobberplade i vandet for at fungere som en anode, og elektronerne flyder til det. Hvis du forbinder de to plader med en meter, strømmer elektronerne tilbage til den originale plade gennem måleren, og måleren registrerer den elektriske strøm.
Forberedelse af kobberpladen
Du skal bruge omkring en halv kvadratmeter kobber til at blinke til dette projekt, som du kan finde i de fleste hardwareforretninger. Skær det i to lige store stykker ved hjælp af tinskær. Vask kobberstykkerne med sæbe og vand for at fjerne fedt, og læg derefter et ark på brænderen til en elektrisk komfur. Stykket skal være stort nok til at dække brænderen.
Tænd for varmen til den højeste indstilling, og se. Farverne på kobberstykket intensiveres og begynder derefter at blive mørkere med en belægning af kobberoxid. Vent til kobberet bliver sort, og lad det koge i yderligere 30 minutter. Sluk for varmen, og lad kobberet køle af på brænderen.
Når pladen afkøles, krymper kobber og kobberoxid med forskellige hastigheder, og den sorte belægning begynder at flage af. Når pladen er helt kølig, skal du fjerne pladen og børste forsigtigt alt flager af. Under er der et rødt lag af kobberoxid. Gnid ikke dette af - dette er det halvledende lag, du har brug for.
En solcelle i en flaske
En klar plastflaske på 1 liter gør en egnet beholder til din solcelle. Skær flasken rundt om midten og fjern toppen, så du har en åben beholder. Bøj kobberpladen, du opvarmede, i en halvcirkel, og læg den inde i flasken, så den hviler mod siden. Den side, der vender opad på brænderen, skal vende ud mod flasken. Bøj kobberpladen, som du ikke opvarmede til en lignende form, og sæt den i den modsatte side af flasken. Pladerne skal ikke røre ved.
Bland to spiseskefulde bordsalt i et glas, der indeholder ca. 2 kopper varmt vand, og rør, indtil saltet opløses. Hæld det salte vand i plastflasken, fyld det ca. 3/4 fuldt. Toppen af metalpladerne skal være over vand, så du kan fastgøre alligatorclips. Din celle er nu klar til at generere elektricitet.
Tag cellen ud og placer den på et bord, så den oxiderede plade vender mod solen. Tilslut en måler til pladerne med krokodilleklip, og indstil måleren til at registrere mikroampere med strøm. Når cellen er i fuld sol, skal måleren registrere mellem 33 og 50 mikroampere. Skift måleren for at måle volt, og du skal bemærke en spænding på ca. 0,25 volt. For at beregne den maksimale effekt (P), som cellen leverer, skal du gange den maksimale strøm (I) med spænding (V) for at få 0,00005 ampere x, 25 volt = 0,0000125 watt eller 12,5 mikrowatt. Formlen, der udtrykker dette forhold, er P = V x I.
Trådceller sammen for at øge kraften
Et solpanel er simpelthen en række solceller kablet i serie. Selvom cellerne på kommercielle paneler er flade, er det muligt at oprette en type panel, der består af celler i en flaske. Start med to flaskeceller. Forbind anoden på en af dem, som er den rene kobberplade, til katoden på den anden, som er pladen med kuprooxidaflejring, ved hjælp af en ledning med alligatorclips. Tilslut måleren til de to plader, der ikke er tilsluttet. Da du fordobler spændingen ved at koble to celler i serie, har du fordoblet kraften i dit array ved hjælp af formlen P = 2V x I. Du kan forbinde så mange af disse celler i serie, som du vil. Hver nye celle øger spændingen med 0,25 volt.
