Innhold
- Teori bak kobbercellen
- Klargjøring av kobberplaten
- En solcelle i en flaske
- Kabelfeller sammen for å øke effekten
Et solcellepanel er en rekke solceller, og mens du selv kan konstruere et panel med celler du kjøper på nettet, er det kjøligere og mer lærerikt å bygge dine egne celler ut av funnet materialer. Med lite mer enn et ark kobber 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 tente en pære.
Teori bak kobbercellen
Da Heinrich Hertz oppdaget den fotoelektriske effekten, hadde han ikke tilgang til dopet silisiumflis, men han hadde metallplater. En av platene kan ha vært kobber som hadde oksidert ved eksponering for atmosfæren fordi kobberoksyd var et av de første materialene som ble observert for å vise dette fenomenet. Det er ganske enkelt å avsette et lag kopperoksid på et kobberark. Alt du trenger å gjøre er å tilsette varme.
Kobberoksyd er en halvleder, og hvis du senker platen i saltvann og utsetter den for sollys, strømmer det elektroner fra platen i saltvannet. Sett en ren kobberplate i vannet for å fungere som en anode, og elektronene strømmer til det. Hvis du kobler de to platene med en meter, strømmer elektronene tilbake til den opprinnelige platen gjennom måleren, og måleren registrerer den elektriske strømmen.
Klargjøring av kobberplaten
Du trenger omtrent en halv kvadratmeter kobber blinkende for dette prosjektet, som du finner på de fleste jernvarehandel. Skjær den i to like store biter, bruk tinnsnips. 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 brenneren.
Slå på varmen til den høyeste innstillingen og se på. Fargene på kobberstykket intensiveres, og begynner deretter å mørkne med et belegg av kobberoksyd. Vent til kobberet blir svart og la det koke i ytterligere 30 minutter. Slå av varmen og la kobberet avkjøles på brenneren.
Når platen avkjøles, krymper kobber- og kobberoksydet med forskjellige hastigheter, og det svarte belegget begynner å flasse av. Når platen er helt kjølig, fjerner du platen og børster forsiktig alt det flassende materialet. Under det er et rødt lag kopperoksid. Ikke gni dette av - dette er det halvledende laget du trenger.
En solcelle i en flaske
En klar flaske på 1 liter er en passende beholder for solcellen din. Skjær flasken rundt midten og fjern toppen slik at du har en åpen beholder. Bøy kobberplaten du varmet opp i en halvsirkel og sett den inni flasken slik at den hviler mot siden. Siden som vender opp på brenneren skal vende mot utsiden av flasken. Bøy kobberplaten du ikke varmet til 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 er oppløst. Hell det salte vannet i plastflasken, fyll den omtrent 3/4 full. Toppen av metallplatene skal være over vann slik at du kan feste alligatorklemmer. Cellen din er nå klar til å generere strøm.
Ta cellen utenfor og legg den på et bord slik at den oksiderte platen vender mot solen. Koble en måler til platene med alligatorklemmer og still måleren til å registrere mikroampler med strøm. Når cellen er i full sol, skal måleren registrere mellom 33 og 50 mikroamper. Bytt måleren for å måle volt, og du bør merke en spenning på omtrent 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 0,25 volt = 0,0000125 watt, eller 12,5 mikrowatt. Formelen som uttrykker dette forholdet er P = V x I.
Kabelfeller sammen for å øke effekten
Et solcellepanel er ganske enkelt en rekke solceller kablet i serie. Selv om cellene på kommersielle paneler er flate, er det mulig å lage en type panel som består av celler i flaske. Begynn med to flaskeceller. Koble anoden på en av dem, som er den rene kobberplaten, til katoden til den andre, som er platen med kobberoksidavsetningen, ved å bruke en ledning med alligatorklemmer. Koble måleren til de to platene som ikke er tilkoblet. Siden du dobler spenningen ved å koble til to celler i serie, har du doblet kraften i matrisen ved å bruke formelen P = 2V x I. Du kan koble så mange av disse cellene i serien du vil. Hver nye celle øker spenningen med 0,25 volt.