Een zonnepaneel is een reeks zonnecellen, en terwijl je zelf een paneel kunt bouwen met cellen je online koopt, is het veel cooler en leerzamer om je eigen cellen te bouwen uit gevonden voorwerpen materialen. Met weinig meer dan een flitsende koperplaat en wat zout water, kun je een meetbare elektrische stroom opwekken uit zonlicht. Op zichzelf wekt dit type cel niet veel elektriciteit op, maar als je er veel van zou bouwen en in serie zou schakelen, zou je genoeg stroom kunnen ontwikkelen om een batterij op te laden of een lamp te laten branden.
Theorie achter de kopercel
Toen Heinrich Hertz het foto-elektrisch effect ontdekte, had hij geen toegang tot gedoteerde siliciumchips, maar hij had wel metalen platen. Een van de platen was mogelijk koper dat was geoxideerd door blootstelling aan de atmosfeer, omdat koperoxide een van de eerste materialen was die dit fenomeen vertoonde. Het is vrij eenvoudig om een laagje cupro-oxide op een koperen plaat af te zetten. Het enige wat je hoeft te doen is warmte toevoegen.
Koperoxide is een halfgeleider en als je de plaat onderdompelt in zout water en blootstelt aan zonlicht, stromen elektronen van de plaat in het zoute water. Plaats een schone koperen plaat in het water om als anode te fungeren, en de elektronen stromen daarheen. Als je de twee platen met een meter verbindt, stromen de elektronen via de meter terug naar de originele plaat en registreert de meter de elektrische stroom.
De koperen plaat voorbereiden
Je hebt ongeveer een halve vierkante voet koperen flitsen nodig voor dit project, dat je bij de meeste bouwmarkten kunt vinden. Snijd het in twee gelijke stukken, gebruik blikscharen. Was de koperen stukken met water en zeep om vet te verwijderen en plaats vervolgens een vel op de brander van een elektrisch fornuis. Het stuk moet groot genoeg zijn om de brander te bedekken.
Zet het vuur op de hoogste stand en kijk. De kleuren op het koperstuk worden intenser en beginnen dan donkerder te worden met een laagje koperoxide. Wacht tot het koper zwart wordt en laat het dan nog 30 minuten koken. Zet het vuur uit en laat het koper op de brander afkoelen.
Terwijl de plaat afkoelt, krimpen het koper en koperoxide met verschillende snelheden en begint de zwarte coating af te schilferen. Als de plaat volledig is afgekoeld, verwijdert u de plaat en veegt u voorzichtig al het schilferende materiaal weg. Daaronder zit een rode laag cupro-oxide. Wrijf dit er niet af, dit is de halfgeleidende laag die je nodig hebt.
Een zonnecel in een fles
Een doorzichtige plastic fles van één liter is een geschikte container voor uw zonnecel. Snijd de fles rond het midden en verwijder de bovenkant zodat je een open container hebt. Buig de koperen plaat die je hebt verwarmd in een halve cirkel en plaats deze in de fles zodat deze tegen de zijkant rust. De kant die op de brander naar boven wijst, moet naar de buitenkant van de fles wijzen. Buig de koperen plaat die je niet hebt verwarmd in een vergelijkbare vorm en plaats deze aan de andere kant van de fles. De platen mogen elkaar niet raken.
Meng twee eetlepels keukenzout in een glas met ongeveer 2 kopjes warm water en roer tot het zout is opgelost. Giet het zoute water in de plastic fles en vul deze voor ongeveer 3/4. De bovenkanten van de metalen platen moeten boven water zijn, zodat u krokodillenklemmen kunt bevestigen. Je cel is nu klaar om elektriciteit op te wekken.
Neem de cel mee naar buiten en plaats deze op een tafel zodat de geoxideerde plaat naar de zon is gericht. Sluit een meter aan op de platen met krokodillenklemmen en stel de meter in om microampère stroom te registreren. Als de cel in de volle zon staat, moet de meter tussen de 33 en 50 microampère registreren. Schakel de meter om volt te meten en u zou een spanning van ongeveer 0,25 volt moeten opmerken. Om het maximale vermogen (P) dat de cel levert te berekenen, vermenigvuldigt u de maximale stroom (I) met spanning (V) om 0,00005 ampère x 0,25 volt = 0,0000125 watt of 12,5 microwatt te krijgen. De formule die deze relatie uitdrukt is P = V x I.
Verbind cellen met elkaar om het vermogen te vergroten
Een zonnepaneel is gewoon een reeks zonnecellen die in serie zijn geschakeld. Hoewel de cellen op commerciële panelen plat zijn, is het mogelijk om een type paneel te maken dat bestaat uit cellen-in-een-fles. Begin met twee flessencellen. Verbind de anode op een van hen, dat is de schone koperen plaat, met de kathode van de andere, dat is de plaat met de koperoxide-afzetting, met behulp van een draad met krokodillenklemmen. Sluit de meter aan op de twee platen die niet zijn aangesloten. Omdat je de spanning verdubbelt door twee cellen in serie te schakelen, heb je het vermogen van je array verdubbeld met de formule P = 2V x I. U kunt zoveel van deze cellen in serie aansluiten als u wilt. Elke nieuwe cel verhoogt de spanning met 0,25 volt.