Panel słoneczny to szereg ogniw słonecznych i chociaż możesz sam zbudować panel za pomocą ogniw kupujesz online, to o wiele fajniejsze i bardziej pouczające budowanie własnych komórek ze znalezionych materiały. Mając niewiele więcej niż blachę miedzianą i trochę słonej wody, możesz wygenerować mierzalny prąd elektryczny ze światła słonecznego. Sam w sobie ten typ ogniwa nie generuje dużo energii elektrycznej, ale jeśli zbudujesz ich wiele i połączysz szeregowo, możesz wytworzyć wystarczająco dużo prądu, aby naładować baterię lub zapalić żarówkę.
Teoria za miedzianym ogniwem
Kiedy Heinrich Hertz odkrył efekt fotoelektryczny, nie miał dostępu do domieszkowanych chipów krzemowych, ale miał metalowe płytki. Jedną z płyt mogła być miedź, która utleniła się pod wpływem atmosfery, ponieważ tlenek miedzi był jednym z pierwszych materiałów wykazujących to zjawisko. Na blasze miedzianej dość łatwo jest osadzić warstwę tlenku miedziawego. Wszystko, co musisz zrobić, to dodać ciepło.
Tlenek miedzi jest półprzewodnikiem, a jeśli zanurzysz płytkę w słonej wodzie i wystawisz ją na działanie promieni słonecznych, elektrony przepłyną z płytki do słonej wody. Umieść czystą miedzianą płytkę w wodzie, aby działała jako anoda, a elektrony popłyną do niej. Jeśli połączysz obie płytki za pomocą miernika, elektrony przepływają z powrotem do oryginalnej płytki przez miernik, a miernik rejestruje prąd elektryczny.
Przygotowanie płyty miedzianej
Do tego projektu będziesz potrzebować około pół stopy kwadratowej blachy miedzianej, którą można znaleźć w większości sklepów ze sprzętem. Pokrój go na dwie równe części za pomocą nożyc do blachy. Umyj miedziane kawałki mydłem i wodą, aby usunąć tłuszcz, a następnie umieść jeden arkusz na palniku kuchenki elektrycznej. Kawałek powinien być wystarczająco duży, aby zakryć palnik.
Włącz ogrzewanie na najwyższe ustawienie i obserwuj. Kolory na miedzianym kawałku intensyfikują się, a następnie zaczynają ciemnieć powłoką tlenku miedzi. Poczekaj, aż miedź stanie się czarna, a następnie gotuj przez kolejne 30 minut. Wyłącz ogrzewanie i pozwól miedzi ostygnąć na palniku.
Gdy płyta stygnie, miedź i tlenek miedzi kurczą się w różnym tempie, a czarna powłoka zaczyna się łuszczyć. Gdy talerz całkowicie ostygnie, zdejmij talerz i delikatnie zetrzyj cały łuszczący się materiał. Pod spodem znajduje się czerwona warstwa tlenku miedziawego. Nie ścieraj tego – to jest warstwa półprzewodnikowa, której potrzebujesz.
Ogniwo słoneczne w butelce
Przezroczysta plastikowa jednolitrowa butelka to odpowiedni pojemnik na ogniwo słoneczne. Odetnij butelkę wokół środka i zdejmij górną część, aby mieć otwarty pojemnik. Zegnij nagrzaną miedzianą płytkę w półokrąg i umieść ją w butelce tak, aby opierała się o bok. Strona, która była skierowana do góry na palniku, powinna być skierowana na zewnątrz butelki. Zegnij miedzianą płytkę, której nie podgrzewałeś, w podobny kształt i umieść ją po przeciwnej stronie butelki. Talerze nie powinny się stykać.
Wymieszaj dwie łyżki soli kuchennej do szklanki zawierającej około 2 szklanki ciepłej wody i mieszaj, aż sól się rozpuści. Wlej słoną wodę do plastikowej butelki, napełniając ją około 3/4 objętości. Wierzchołki metalowych płytek powinny znajdować się nad wodą, aby można było przymocować zaciski krokodylkowe. Twoja komórka jest teraz gotowa do wytwarzania energii elektrycznej.
Wyjmij komórkę na zewnątrz i umieść ją na stole tak, aby utleniona płyta była skierowana w stronę słońca. Podłącz miernik do płytek za pomocą zacisków krokodylkowych i ustaw miernik tak, aby rejestrował mikroampery prądu. Gdy ogniwo jest w pełnym słońcu, miernik powinien rejestrować od 33 do 50 mikroamperów. Przełącz miernik na pomiar woltów i powinieneś zauważyć napięcie około 0,25 wolta. Aby obliczyć maksymalną moc (P) dostarczaną przez ogniwo, pomnóż maksymalny prąd (I) przez napięcie (V), aby uzyskać 0,00005 ampera x 0,25 wolta = 0,0000125 wata lub 12,5 mikrowata. Wzór wyrażający tę zależność to P = V x I.
Połącz komórki razem, aby zwiększyć moc
Panel słoneczny to po prostu szereg ogniw słonecznych połączonych szeregowo. Chociaż ogniwa na panelach komercyjnych są płaskie, możliwe jest stworzenie typu panelu składającego się z ogniw w butelce. Zacznij od dwóch ogniw butelkowych. Połącz anodę jednej z nich, czyli czystą płytkę miedzianą, z katodą drugiej, czyli płytką z osadem tlenku miedzi, za pomocą drutu z zaciskami krokodylkowymi. Podłącz miernik do dwóch płytek, które nie są połączone. Ponieważ podwajasz napięcie, łącząc dwie komórki szeregowo, podwoiłeś moc swojej tablicy, używając wzoru P = 2 V x I. Możesz połączyć szeregowo tyle komórek, ile chcesz. Każde nowe ogniwo zwiększa napięcie o 0,25 wolta.