Um painel solar é um conjunto de células solares e, embora você mesmo possa construir um painel com células você compra online, é muito mais legal e instrutivo construir suas próprias células a partir do materiais. Com pouco mais do que uma folha de cobre piscando e um pouco de água salgada, você pode gerar uma corrente elétrica mensurável a partir da luz solar. Por si só, esse tipo de célula não gera muita eletricidade, mas se você construir muitas delas e conectá-las em série, poderá desenvolver corrente suficiente para carregar uma bateria ou acender uma lâmpada.
Teoria por trás da célula de cobre
Quando Heinrich Hertz descobriu o efeito fotoelétrico, ele não tinha acesso a chips de silício dopados, mas tinha placas de metal. Uma das placas pode ter sido o cobre oxidado pela exposição à atmosfera, pois o óxido cuproso foi um dos primeiros materiais observados a apresentar esse fenômeno. É bastante fácil depositar uma camada de óxido cuproso em uma folha de cobre. Tudo que você precisa fazer é adicionar calor.
O óxido cuproso é um semicondutor e, se você mergulhar a placa em água salgada e expô-la à luz do sol, os elétrons fluem da placa para a água salgada. Coloque uma placa de cobre limpa na água para atuar como um ânodo, e os elétrons fluem para ela. Se você conectar as duas placas com um medidor, os elétrons fluem de volta para a placa original através do medidor, e o medidor registra a corrente elétrica.
Preparando a Placa de Cobre
Você precisará de cerca de meio pé quadrado de cobre para este projeto, que pode ser encontrado na maioria das lojas de ferragens. Corte em duas partes iguais, usando recortes de estanho. Lave os pedaços de cobre com água e sabão para retirar a gordura e, a seguir, coloque uma folha no queimador de um fogão elétrico. A peça deve ser grande o suficiente para cobrir o queimador.
Ligue o aquecedor na configuração mais alta e observe. As cores da peça de cobre se intensificam, e então começam a escurecer com uma camada de óxido cúprico. Espere o cobre escurecer e deixe cozinhar por mais 30 minutos. Desligue o fogo e deixe o cobre esfriar no queimador.
Conforme a placa esfria, o cobre e o óxido cúprico encolhem em taxas diferentes e a camada preta começa a descascar. Quando a placa estiver completamente fria, remova-a e escove suavemente todo o material em flocos. Embaixo, há uma camada vermelha de óxido cuproso. Não esfregue isso - esta é a camada semicondutora de que você precisa.
Uma célula solar em uma garrafa
Uma garrafa de plástico transparente de um litro é um recipiente adequado para sua célula solar. Corte a garrafa ao redor do meio e remova a tampa para que você tenha um recipiente aberto. Dobre a placa de cobre que você aqueceu em um semicírculo e coloque-a dentro da garrafa de forma que fique encostada na lateral. O lado que estava voltado para cima no queimador deve ficar voltado para o lado de fora da garrafa. Dobre a placa de cobre que você não aqueceu em uma forma semelhante e coloque-a no lado oposto da garrafa. Os pratos não devem se tocar.
Misture duas colheres de sopa de sal de mesa em um copo contendo cerca de 2 xícaras de água morna e mexa até que o sal se dissolva. Despeje a água salgada na garrafa de plástico, enchendo-a cerca de 3/4 da sua capacidade. Os topos das placas de metal devem estar acima da água para que você possa prender garras de crocodilo. Sua célula agora está pronta para gerar eletricidade.
Leve a célula para fora e coloque-a sobre uma mesa de modo que o prato oxidado fique voltado para o sol. Conecte um medidor às placas com pinças de crocodilo e configure o medidor para registrar microampères de corrente. Quando a célula está em pleno sol, o medidor deve registrar entre 33 e 50 microampères. Mude o medidor para medir volts e você deverá notar uma voltagem de cerca de 0,25 volts. Para calcular a potência máxima (P) que a célula fornece, multiplique a corrente máxima (I) pela voltagem (V) para obter 0,00005 amperes x 0,25 volts = 0,0000125 watts ou 12,5 microwatts. A fórmula que expressa essa relação é P = V x I.
Conecte as células para aumentar a potência
Um painel solar é simplesmente um conjunto de células solares conectadas em série. Embora as células dos painéis comerciais sejam planas, é possível criar um tipo de painel que consiste em células em uma garrafa. Comece com duas células de garrafa. Conecte o ânodo de uma delas, que é a placa de cobre limpa, ao cátodo da outra, que é a placa com o depósito de óxido cuproso, usando um fio com pinças de crocodilo. Conecte o medidor às duas placas que não estão conectadas. Como você dobra a voltagem conectando duas células em série, você dobrou a potência de sua matriz usando a fórmula P = 2V x I. Você pode conectar quantas dessas células em série desejar. Cada nova célula aumenta a tensão em 0,25 volts.