Солнечная панель представляет собой массив солнечных элементов, и хотя вы можете построить панель самостоятельно, используя ячейки, вы покупаете в Интернете, гораздо интереснее и поучительнее создавать свои собственные клетки из находок материалы. Имея немного больше, чем лист меди и немного соленой воды, вы можете генерировать измеримый электрический ток от солнечного света. Сам по себе этот тип элемента не генерирует много электроэнергии, но если бы вы построили много из них и соединили их последовательно, вы могли бы выработать достаточно тока, чтобы зарядить аккумулятор или зажечь лампочку.
Теория, лежащая в основе медной ячейки
Когда Генрих Герц открыл фотоэлектрический эффект, у него не было доступа к легированным кремниевым чипам, но у него были металлические пластины. Одна из пластин могла быть медью, которая окислилась под воздействием атмосферы, потому что закись меди была одним из первых материалов, обнаруживших это явление. Нанести слой закиси меди на медный лист довольно просто. Все, что вам нужно сделать, это добавить тепла.
Закись меди - это полупроводник, и если вы погрузите пластину в соленую воду и подвергнете ее воздействию солнечного света, электроны потекут с пластины в соленую воду. Поместите в воду чистую медную пластину, которая будет действовать как анод, и электроны потекут к ней. Если вы соедините две пластины с помощью счетчика, электроны вернутся к исходной пластине через счетчик, и счетчик зарегистрирует электрический ток.
Подготовка медной пластины
Для этого проекта вам понадобится около половины квадратного фута медного оклада, который вы можете найти в большинстве хозяйственных магазинов. Разрежьте его на две равные части с помощью ножниц. Вымойте медные куски водой с мылом, чтобы удалить жир, а затем положите один лист на конфорку электроплиты. Кусок должен быть достаточно большим, чтобы закрывать горелку.
Включите огонь на максимальную мощность и смотрите. Цвета на медном изделии усиливаются, а затем начинают темнеть из-за покрытия оксида меди. Подождите, пока медь почернеет, а затем дайте ей вариться еще 30 минут. Выключите огонь и дайте меди остыть на конфорке.
По мере охлаждения пластины медь и оксид меди сжимаются с разной скоростью, и черное покрытие начинает отслаиваться. Когда пластина полностью остынет, снимите пластину и аккуратно очистите щеткой весь отслаивающийся материал. Под ним - красный слой закиси меди. Не стирайте его - это именно тот полупроводящий слой, который вам нужен.
Солнечный элемент в бутылке
Прозрачная пластиковая бутылка объемом 1 литр является подходящим контейнером для вашей солнечной батареи. Обрежьте бутылку посередине и снимите крышку, чтобы получился открытый контейнер. Согните нагретую медную пластину полукругом и поместите ее в бутылку так, чтобы она упиралась в бок. Сторона горелки должна быть обращена к внешней стороне бутылки. Согните медную пластину, которую вы не нагревали, придав ей аналогичную форму, и установите ее на противоположной стороне бутылки. Тарелки не должны соприкасаться.
Смешайте две столовые ложки поваренной соли в стакане с 2 стаканами теплой воды и перемешивайте, пока соль не растворится. Налейте соленую воду в пластиковую бутылку примерно на 3/4. Верхние части металлических пластин должны находиться над водой, чтобы можно было прикрепить зажимы из крокодиловой кожи. Теперь ваша ячейка готова вырабатывать электричество.
Выньте ячейку наружу и поместите ее на стол так, чтобы окисленная пластина была обращена к солнцу. Подключите измеритель к пластинам с помощью зажимов типа «крокодил» и установите измеритель на регистрацию микроампер тока. Когда ячейка находится на полном солнце, измеритель должен регистрировать от 33 до 50 микроампер. Переключите измеритель на измерение вольт, и вы должны заметить напряжение около 0,25 вольт. Чтобы рассчитать максимальную мощность (P), которую выдает элемент, умножьте максимальный ток (I) на напряжение (В), чтобы получить 0,00005 ампер x 0,25 вольт = 0,0000125 Вт или 12,5 микроватт. Формула, выражающая эту взаимосвязь: P = V x I.
Соедините ячейки вместе, чтобы увеличить мощность
Солнечная панель - это просто набор последовательно соединенных солнечных элементов. Хотя ячейки на коммерческих панелях плоские, можно создать тип панели, состоящий из ячеек в бутылке. Начните с двух бутылочек. Соедините анод на одной из них, то есть чистой медной пластиной, с катодом другой пластины с отложением закиси меди, используя провод с зажимами из крокодиловой кожи. Подключите глюкометр к двум несоединенным пластинам. Поскольку вы удваиваете напряжение, соединяя две ячейки последовательно, вы удваиваете мощность вашего массива, используя формулу P = 2V x I. Вы можете соединить последовательно столько ячеек, сколько захотите. Каждая новая ячейка увеличивает напряжение на 0,25 вольт.