Un pannello solare è una serie di celle solari e mentre puoi costruire un pannello da solo con le celle acquisti online, è molto più interessante e più istruttivo costruire le tue celle con quelle trovate materiali. Con poco più di un foglio di rame lampeggiante e dell'acqua salata, puoi generare una corrente elettrica misurabile dalla luce solare. Di per sé, questo tipo di cella non genera molta elettricità, ma se dovessi costruirne molte e collegarle in serie, potresti sviluppare una corrente sufficiente per caricare una batteria o accendere una lampadina.
Teoria dietro la cella di rame
Quando Heinrich Hertz scoprì l'effetto fotoelettrico, non aveva accesso a chip di silicio drogati, ma aveva lastre di metallo. Una delle piastre potrebbe essere stata di rame ossidato per esposizione all'atmosfera perché l'ossido rameoso è stato uno dei primi materiali osservati a mostrare questo fenomeno. È abbastanza facile depositare uno strato di ossido rameoso su un foglio di rame. Tutto quello che devi fare è aggiungere calore.
L'ossido rameoso è un semiconduttore e se immergi la piastra in acqua salata e la esponi alla luce solare, gli elettroni fluiscono dalla piastra nell'acqua salata. Metti una lastra di rame pulita nell'acqua che funga da anodo e gli elettroni fluiscono su di essa. Se colleghi le due piastre con un misuratore, gli elettroni tornano alla piastra originale attraverso il misuratore e il misuratore registra la corrente elettrica.
Preparare il Piatto di Rame
Avrai bisogno di circa mezzo piede quadrato di rame lampeggiante per questo progetto, che puoi trovare nella maggior parte dei negozi di ferramenta. Tagliatela in due pezzi uguali, usando delle forbici di latta. Lavare i pezzi di rame con acqua e sapone per rimuovere il grasso, quindi posizionare un foglio sul fornello di un fornello elettrico. Il pezzo dovrebbe essere abbastanza grande da coprire il bruciatore.
Accendi il fuoco al massimo e guarda. I colori sul pezzo di rame si intensificano, quindi iniziano a scurirsi con un rivestimento di ossido rameico. Attendi che il rame diventi nero, quindi lascia cuocere per altri 30 minuti. Spegnete il fuoco e lasciate raffreddare il rame sul fornello.
Quando la piastra si raffredda, il rame e l'ossido di rame si restringono a velocità diverse e il rivestimento nero inizia a sfaldarsi. Quando il piatto è completamente freddo, rimuovere il piatto e spazzolare delicatamente tutto il materiale in fiocchi. Sotto c'è uno strato rosso di ossido rameoso. Non cancellarlo: questo è lo strato semiconduttore di cui hai bisogno.
Una cella solare in una bottiglia
Una bottiglia di plastica trasparente da un litro è un contenitore adatto per la tua cella solare. Taglia la bottiglia intorno al centro e rimuovi la parte superiore in modo da avere un contenitore aperto. Piega la lastra di rame che hai riscaldato a semicerchio e inseriscila all'interno della bottiglia in modo che appoggi contro il lato. Il lato rivolto verso l'alto sul fornello dovrebbe essere rivolto verso l'esterno della bottiglia. Piega la piastra di rame che non hai riscaldato in una forma simile e posizionala sul lato opposto della bottiglia. I piatti non devono toccarsi.
Mescola due cucchiai di sale da cucina in un bicchiere contenente circa 2 tazze di acqua tiepida e mescola finché il sale non si dissolve. Versare l'acqua salata nella bottiglia di plastica, riempiendola per circa 3/4. Le parti superiori delle piastre metalliche dovrebbero essere sopra l'acqua in modo da poter attaccare i coccodrilli. La tua cella è ora pronta per generare elettricità.
Porta la cella all'esterno e posizionala su un tavolo in modo che il piatto ossidato sia rivolto verso il sole. Collegare un misuratore alle piastre con morsetti a coccodrillo e impostare il misuratore per registrare microampere di corrente. Quando la cella è in pieno sole, il misuratore dovrebbe registrare tra 33 e 50 microampere. Accendi il misuratore per misurare i volt e dovresti notare una tensione di circa 0,25 volt. Per calcolare la potenza massima (P) erogata dalla cella, moltiplicare la corrente massima (I) per la tensione (V) per ottenere 0,00005 ampere x 0,25 volt = 0,0000125 watt, o 12,5 microwatt. La formula che esprime questa relazione è P = V x I.
Collegare le celle insieme per aumentare la potenza
Un pannello solare è semplicemente una serie di celle solari collegate in serie. Sebbene le celle sui pannelli commerciali siano piatte, è possibile creare un tipo di pannello costituito da celle in una bottiglia. Inizia con due celle di bottiglia. Collegare l'anodo di uno di essi, che è la lamina di rame pulita, al catodo dell'altro, che è la lastra con il deposito di ossido rameoso, utilizzando un filo con morsetti a coccodrillo. Collegare lo strumento alle due piastre che non sono collegate. Poiché raddoppi la tensione collegando due celle in serie, hai raddoppiato la potenza del tuo array usando la formula P = 2V x I. Puoi collegare quante di queste celle in serie vuoi. Ogni nuova cella aumenta la tensione di 0,25 volt.