Innehåll
- Teori bakom kopparcellen
- Förbereda kopparplattan
- En solcell i en flaska
- Trådceller tillsammans för att öka kraften
En solpanel är en mängd solceller, och medan du själv kan konstruera en panel med celler du köper online är det väldigt coolare och mer lärorikt att bygga dina egna celler av hittade material. Med lite mer än ett ark koppar som blinkar och lite saltvatten kan du generera en mätbar elektrisk ström från solljus. I sig själv genererar inte denna typ av cell mycket el, men om du skulle bygga många av dem och koppla dem i serie kan du utveckla tillräckligt med ström för att ladda ett batteri eller tända en glödlampa.
Teori bakom kopparcellen
När Heinrich Hertz upptäckte den fotoelektriska effekten hade han inte tillgång till dopade kiselchips, men han hade metallplattor. En av plattorna kan ha varit koppar som hade oxiderats genom exponering för atmosfären eftersom kopparoxid var ett av de första materialen som observerades visa detta fenomen. Det är ganska lätt att sätta ett lager kopparoxid på ett kopparark. Allt du behöver göra är att lägga till värme.
Kopparoxid är en halvledare, och om du sänker plattan i saltvatten och utsätter den för solljus flödar elektroner från plattan i saltvattnet. Ställ en ren kopparplatta i vattnet så att den fungerar som en anod, och elektronerna flyter till det. Om du ansluter de två plattorna till en meter, strömmar elektronerna tillbaka till den ursprungliga plattan genom mätaren och mätaren registrerar den elektriska strömmen.
Förbereda kopparplattan
Du behöver ungefär en halv kvadratfot koppar som blinkar för detta projekt, som du kan hitta på de flesta hårdvaruhandlare. Skär den i två lika stora bitar med tennklipp. Tvätta kopparstyckena med tvål och vatten för att ta bort fett och lägg sedan ett ark på brännaren på en elektrisk spis. Stycket ska vara tillräckligt stort för att täcka brännaren.
Slå på värmen till dess högsta inställning och titta. Färgerna på kopparstycket intensifieras och börjar sedan bli mörkare med en beläggning av kopparoxid. Vänta tills koppar blir svart och låt den sedan koka i ytterligare 30 minuter. Stäng av värmen och låt kopparen svalna på brännaren.
När plattan svalnar, krymper koppar- och kopparoxiden i olika takt, och den svarta beläggningen börjar avfällas. När plattan är helt sval tar du bort plattan och borstar försiktigt av allt flingmaterialet. Under det finns ett rött skikt av kopparoxid. Gnid inte bort det här - det är det halvledande skiktet du behöver.
En solcell i en flaska
En klar flask på en liter gör en lämplig behållare för din solcell. Skär flaskan runt mitten och ta bort toppen så att du har en öppen behållare. Böj kopparplattan som du värmde in i en halvcirkel och sätt den in i flaskan så att den vilar mot sidan. Den sida som vänd uppåt på brännaren bör vara vänd mot utsidan av flaskan. Böj kopparplattan du inte värmde i en liknande form och sätt den på motsatt sida av flaskan. Plattorna bör inte röra.
Blanda två matskedar bordsalt i ett glas som innehåller cirka 2 koppar varmt vatten och rör om tills saltet har upplösts. Häll det salta vattnet i plastflaskan och fyll den cirka 3/4 full. Topparna på metallplattorna bör vara ovanför vattnet så att du kan fästa alligatorklämmor. Din cell är nu redo att generera el.
Ta cellen utanför och placera den på ett bord så att den oxiderade plattan vetter mot solen. Anslut en mätare till plattorna med alligatorklämmor och ställ in mätaren för att registrera strömmikroampor. När cellen är i full sol bör mätaren registrera mellan 33 och 50 mikroampor. Växla mätaren för att mäta volt och du bör märka en spänning på cirka 0,25 volt. För att beräkna den maximala effekten (P) som cellen levererar, multiplicerar du den maximala strömmen (I) med spänning (V) för att få 0,00005 ampere x 0,25 volt = 0,0000125 watt eller 12,5 mikrowatt. Formeln som uttrycker detta förhållande är P = V x I.
Trådceller tillsammans för att öka kraften
En solpanel är helt enkelt en serie solceller som är kopplade i serie. Även om cellerna på kommersiella paneler är plana är det möjligt att skapa en typ av panel som består av celler i en flaska. Börja med två flaskceller. Anslut anoden på en av dem, som är den rena kopparplattan, till katoden hos den andra, som är plattan med kopparoxidavsättningen, med hjälp av en tråd med alligatorklämmor. Anslut mätaren till de två plattorna som inte är anslutna. Eftersom du fördubblar spänningen genom att ansluta två celler i serie har du fördubblat kraften i din matris med formeln P = 2V x I. Du kan ansluta så många av dessa celler i serien som du vill. Varje ny cell ökar spänningen med 0,25 volt.