A napelem a napelemek tömbje, és bár saját maga is elkészíthet egy panelt cellákkal online vásárol, sokkal hűvösebb és tanulságosabb, ha saját sejteket épít a megtaláltakból anyagok. Alig több, mint egy rézlap villogása és némi sós víz, mérhető elektromos áramot generálhat a napfényből. Önmagában ez a fajta cella nem termel sok áramot, de ha sokukat építené és sorba kötné, akkor elegendő áramot tudna fejleszteni az akkumulátor feltöltéséhez vagy az izzó meggyújtásához.
Elmélet a rézsejt mögött
Amikor Heinrich Hertz felfedezte a fotoelektromos hatást, nem volt hozzáférése adalékolt szilícium-forgácshoz, de voltak fémlemezei. Az egyik lemez réz lehetett, amely oxidálódott a légkör hatására, mert a réz-oxid volt az első olyan anyag, amely megfigyelte ezt a jelenséget. Elég könnyű egy rézoxid-réteget lerakni egy rézlemezre. Csak hőt kell adnia.
A rézoxid félvezető, és ha a lemezt sós vízbe meríti és napfénynek teszi ki, az elektronok a tányérról a sós vízbe áramlanak. Tegyen egy tiszta rézlemezt a vízbe, hogy anódként működjön, és az elektronok erre áramlanak. Ha a két lemezt egy mérővel köti össze, az elektronok a mérőn keresztül visszafolynak az eredeti lemezre, és a mérő regisztrálja az elektromos áramot.
A rézlemez előkészítése
Ehhez a projekthez körülbelül fél négyzetméternyi rézre van szükség, amelyet a legtöbb boltban találhat meg. Vágja két egyenlő darabra óncsíkokkal. A zsír eltávolításához mossa le a rézdarabokat szappannal és vízzel, majd tegyen egy lapot az elektromos tűzhely égőjére. A darabnak elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy ellepje az égőt.
Kapcsolja be a hőt a legmagasabb fokozatra, és figyeljen. A rézdarab színei fokozódnak, majd réz-oxid bevonattal sötétedni kezdenek. Várja meg, amíg a réz fekete lesz, majd hagyja még 30 percig főni. Kapcsolja le a hőt, és hagyja lehűlni a rézet az égőn.
Amint a lemez lehűl, a réz és a réz-oxid különböző ütemben zsugorodik, és a fekete bevonat elkezd hámlani. Amikor a lemez teljesen kihűlt, vegye le a lemezt, és óvatosan ecsetelje le az összes pelyhesítő anyagot. Alatta vörös rézoxid-réteg található. Ne dörzsölje le ezt - ez a félvezető réteg, amelyre szüksége van.
Egy napelem egy üvegben
Az átlátszó műanyag egyliteres palackból megfelelő tárolóedény készül a napelem számára. Vágja az üveget a közepe körül, és távolítsa el a tetejét, hogy nyitott tartálya legyen. Hajlítsa félkörbe a felmelegített rézlemezt, és helyezze az üvegbe úgy, hogy az az oldalának támaszkodjon. Az égőnek felfelé néző oldalának az üveg külső részének kell lennie. Hajtsa hasonló formába a nem melegített rézlemezt, és helyezze az üveg másik oldalára. A lemezek ne érjenek hozzá.
Keverjen össze két evőkanál asztali sót egy körülbelül 2 csésze meleg vizet tartalmazó pohárba, és keverje addig, amíg a só fel nem oldódik. Öntsük a sós vizet a műanyag palackba, töltsük meg kb. 3/4-ig. A fémlemezek tetejének a víz felett kell lennie, hogy az aligátor kapcsokat rögzíthesse. A cellája készen áll az áramtermelésre.
Vigye a cellát kifelé, és tegye egy asztalra úgy, hogy az oxidált lemez a nap felé nézzen. Csatlakoztasson egy mérőt a lemezekhez aligátor kapcsokkal, és állítsa be a mérőt az áram mikroampereinek regisztrálására. Ha a cella teljes napsütésben van, a mérőnek 33 és 50 mikroampusz között kell lennie. Kapcsolja a mérőt az volt mérésére, és körülbelül 0,25 volt feszültséget kell észrevennie. A cella által leadott maximális teljesítmény (P) kiszámításához szorozza meg a maximális áramot (I) feszültséggel (V), hogy 0,00005 ampert x, 25 voltot = 0,0000125 wattot vagy 12,5 mikrovattot kapjon. Az összefüggést kifejező képlet P = V x I.
Huzalcellák együtt a teljesítmény növelése érdekében
A napelem egyszerűen sorba kapcsolt napelemekből áll. Noha a kereskedelmi panelek cellái laposak, lehetséges létrehozni egy olyan típusú panelt, amely cellákból egy palackba áll. Kezdje két palackcellával. Csatlakoztassa az egyik anódját, amely a tiszta rézlemez, a másik katódjához, amely a rézoxid-lerakódással ellátott lemez, egy huzallal, aligátor kapcsokkal. Csatlakoztassa a mérőt a két nem csatlakozó lemezhez. Mivel megduplázza a feszültséget két cella soros bekötésével, megduplázta tömbjének teljesítményét a P = 2V x I képlet segítségével. Ezekből a cellákból annyit köthet sorba, amennyit csak akar. Minden új cella 0,25 V-tal növeli a feszültséget.