Et solcellepanel er en rekke solceller, og mens du kan konstruere et panel selv med celler du kjøper online, er det mye kjøligere og mer lærerikt å bygge dine egne celler ut av funnet materialer. Med litt mer enn et kobberark som blinker og litt saltvann, kan du generere en målbar elektrisk strøm fra sollys. I seg selv genererer ikke denne typen celle mye strøm, men hvis du skulle bygge mange av dem og koble dem i serie, kan du utvikle nok strøm til å lade et batteri eller tenne en pære.
Teori bak kobbercellen
Da Heinrich Hertz oppdaget den fotoelektriske effekten, hadde han ikke tilgang til dopede silisiumchips, men han hadde metallplater. En av platene kan ha vært kobber som hadde oksydert ved eksponering for atmosfæren fordi kopperoksid var et av de første materialene som ble observert for å vise dette fenomenet. Det er ganske enkelt å legge et lag kopperoksid på et kobberark. Alt du trenger å gjøre er å tilføre varme.
Cuprous oksid er en halvleder, og hvis du dypper platen i saltvann og utsetter den for sollys, strømmer elektroner fra platen inn i saltvannet. Sett en ren kobberplate i vannet for å fungere som en anode, og elektronene flyter til det. Hvis du kobler de to platene til en meter, strømmer elektronene tilbake til den originale platen gjennom måleren, og måleren registrerer den elektriske strømmen.
Klargjøre kobberplaten
Du trenger omtrent en halv kvadratmeter kobber som blinker for dette prosjektet, som du finner i de fleste jernvareforretninger. Skjær den i to like store biter, bruk tinnklipp. Vask kobberbitene med såpe og vann for å fjerne fett, og legg deretter ett ark på brenneren til en elektrisk komfyr. Stykket skal være stort nok til å dekke til brenneren.
Slå på varmen til den høyeste innstillingen og se. Fargene på kobberstykket forsterkes, og begynner å mørkne med et belegg av kobberoksid. Vent til kobberet blir svart, og la det steke i ytterligere 30 minutter. Slå av varmen og la kobberet avkjøles på brenneren.
Når platen avkjøles, krymper kobber og kobberoksid med forskjellige hastigheter, og det svarte belegget begynner å flasse av. Når platen er helt kjølig, fjerner du platen og børster forsiktig av alt flassende materiale. Under er det et rødt lag med kopperoksid. Ikke gni dette av - dette er det halvledende laget du trenger.
En solcelle i en flaske
En gjennomsiktig en-liters flaske av plast gjør en passende beholder til solcellen din. Skjær flasken rundt midten og fjern toppen slik at du har en åpen beholder. Bøy kobberplaten du varmet opp i en halvcirkel og sett den inn i flasken slik at den hviler mot siden. Siden som vender opp på brenneren, skal vende mot utsiden av flasken. Bøy kobberplaten du ikke varmet opp i en lignende form og sett den på motsatt side av flasken. Platene skal ikke berøre.
Bland to ss bordsalt i et glass som inneholder ca. 2 kopper varmt vann og rør til saltet løses opp. Hell det salte vannet i plastflasken og fyll det omtrent 3/4 fullt. Toppen av metallplatene skal være over vann, slik at du kan feste krokodilleklips. Cellen din er nå klar til å generere strøm.
Ta cellen utenfor og legg den på et bord slik at den oksyderte platen vender mot solen. Koble en meter til platene med alligatorklemmer og sett måleren til å registrere mikroampere av strøm. Når cellen er i full sol, skal måleren registrere mellom 33 og 50 mikroampere. Bytt måleren for å måle volt, og du bør legge merke til en spenning på ca. 0,25 volt. For å beregne maksimal effekt (P) som cellen leverer, multipliserer du maksimal strøm (I) med spenning (V) for å få 0,00005 ampere x, 25 volt = 0,0000125 watt, eller 12,5 microwatt. Formelen som uttrykker dette forholdet er P = V x I.
Trådceller sammen for å øke kraften
Et solcellepanel er ganske enkelt en serie med solceller koblet i serie. Selv om cellene på kommersielle paneler er flate, er det mulig å lage en type panel som består av celler-i-en-flaske. Start med to flaskeceller. Koble anoden på en av dem, som er den rene kobberplaten, til katoden til den andre, som er platen med kopperoksydavleiringen, ved hjelp av en ledning med alligatorklemmer. Koble måleren til de to platene som ikke er koblet til. Siden du dobler spenningen ved å koble to celler i serie, har du doblet kraften til matrisen din ved hjelp av formelen P = 2V x I. Du kan koble så mange av disse cellene i serie som du vil. Hver nye celle øker spenningen med 0,25 volt.