Aurinkopaneeli on joukko aurinkokennoja, ja vaikka voit rakentaa paneelin itse soluilla ostat verkosta, on hienompaa ja opettavampaa rakentaa omat solusi löydetyistä materiaaleja. Kun vain enemmän kuin kuparilevy vilkkuu ja suolavettä, voit tuottaa mitattavan sähkövirran auringonvalosta. Itse tällainen kenno ei tuota paljon sähköä, mutta jos rakennat monet niistä ja johdat ne sarjaan, voit kehittää tarpeeksi virtaa akun lataamiseen tai hehkulampun sytyttämiseen.
Kuparisolun takana oleva teoria
Kun Heinrich Hertz löysi valosähköisen vaikutuksen, hänellä ei ollut pääsyä seostettuihin piihakkeisiin, mutta hänellä oli metallilevyt. Yksi levyistä on voinut olla kupari, joka oli hapettunut altistamalla ilmakehälle, koska kuparioksidi oli yksi ensimmäisistä materiaaleista, joiden havaittiin osoittavan tätä ilmiötä. On melko helppo kerrosta kuparioksidia kerrostaa kuparilevylle. Sinun tarvitsee vain lisätä lämpöä.
Rautaoksidi on puolijohde, ja jos upotat levyn suolaveteen ja altistat sen auringonvalolle, elektronit virtaavat levystä suolaveteen. Aseta puhdas kuparilevy veteen toimimaan anodina, ja elektronit virtaavat siihen. Jos yhdistät kaksi levyä mittarilla, elektronit virtaavat takaisin alkuperäiseen levyyn mittarin läpi ja mittari rekisteröi sähkövirran.
Kuparilevyn valmistelu
Tarvitset noin puoli neliöjalkaa kuparia, joka vilkkuu tähän projektiin, jonka löydät useimmista rautakaupoista. Leikkaa se kahteen yhtä suureen osaan tinapaloilla. Pese kuparipalat saippualla ja vedellä rasvojen poistamiseksi ja aseta sitten yksi arkki sähkölieden polttimeen. Kappaleen tulee olla riittävän suuri kattamaan polttimen.
Kytke lämpö korkeimpaan asetukseen ja katso. Kuparikappaleen värit voimistuvat ja alkavat sitten tummentua kuparioksidipäällysteellä. Odota, että kupari muuttuu mustaksi, ja anna sen sitten kypsyä vielä 30 minuuttia. Sammuta lämpö ja anna kuparin jäähtyä polttimessa.
Levyn jäähtyessä kupari ja kuparioksidi kutistuvat eri nopeuksilla, ja musta pinnoite alkaa hilseillä. Kun levy on täysin jäähtynyt, poista levy ja harjaa varovasti kaikki hilseilevä materiaali. Sen alla on punainen kerros kuparioksidia. Älä hiero tätä pois - tämä on tarvittava puolijohtava kerros.
Aurinkokenno pullossa
Kirkas muovinen yhden litran pullo tekee sopivan astian aurinkokennoosi. Leikkaa pullo keskelle ja poista yläosa, jotta sinulla on avoin astia. Taivuta kuumentamasi kuparilevy puoliympyrään ja aseta se pullon sisään niin, että se lepää sivua vasten. Polttimen ylöspäin olevan sivun tulee olla pullon ulkopintaa vasten. Taivuta kuparilevyä, jota et lämmittänyt, samanlaiseen muotoon ja aseta se pullon vastakkaiselle puolelle. Levyt eivät saa koskettaa.
Sekoita kaksi ruokalusikallista pöytäsuolaa lasiin, joka sisältää noin 2 kuppia lämmintä vettä, ja sekoita, kunnes suola liukenee. Kaada suolainen vesi muovipulloon ja täytä se noin 3/4 täyteen. Metallilevyjen yläosien tulisi olla veden yläpuolella, jotta voit kiinnittää alligaattorin pidikkeet. Solusi on nyt valmis tuottamaan sähköä.
Ota kenno ulos ja aseta se pöydälle siten, että hapettunut levy on päin aurinkoa. Liitä mittari levyihin alligaattoripidikkeillä ja aseta mittari rekisteröimään virran mikroamput. Kun kenno on täydessä auringossa, mittarin on rekisteröidyttävä välillä 33-50 mikroamppia. Kytke mittari mittaamaan volttia ja huomaa noin 0,25 voltin jännite. Laskeaksesi kennon tuottaman enimmäistehon (P), kerro maksimivirta (I) jännitteellä (V), jotta saat 0,00005 ampeeria x 0,25 volttia = 0,0000125 wattia tai 12,5 mikrowattia. Tätä suhdetta ilmaiseva kaava on P = V x I.
Johtosolut yhdessä lisäävät tehoa
Aurinkopaneeli on yksinkertaisesti sarja sarjaan kytkettyjä aurinkokennoja. Vaikka kaupallisten paneelien kennot ovat litteitä, on mahdollista luoda paneelityyppi, joka koostuu soluista pullossa. Aloita kahdella pullosolulla. Liitä toisen anodi, joka on puhdas kuparilevy, toisen katodiin, joka on levy kuparioksidikerroksella, johtimella, jossa on alligaattoripidikkeet. Liitä mittari kahteen levyyn, joita ei ole kytketty. Koska kaksinkertaistat jännitteen kytkemällä kaksi kennoa sarjaan, olet kaksinkertaistanut matriisisi tehon kaavalla P = 2V x I. Voit liittää niin monta näistä soluista sarjaan kuin haluat. Jokainen uusi kenno lisää jännitettä 0,25 voltilla.