PIN MẶT TRỜI

Send

Pin năng lượng mặt trời là một thiết bị để chuyển đổi năng lượng của mặt trời thành điện năng. Các tấm pin mặt trời hiệu suất cao mà bạn có thể mua tại Radio Shack và các cửa hàng khác được làm bằng silicon được xử lý đặc biệt và yêu cầu các nhà máy lớn, nhiệt độ cao, làm sạch đặc biệt và rất nhiều tiền.

Nếu chúng ta muốn hy sinh hiệu quả cho khả năng tự chế tạo các tấm pin mặt trời trong nhà bếp từ các vật liệu từ cửa hàng phần cứng, chúng ta có thể trình diễn một tấm pin mặt trời hoạt động trong khoảng một giờ.

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời của chúng tôi được làm bằng oxit đồng thay vì silicon. Ôxít đồng là một trong những vật liệu đầu tiên trong đó các nhà khoa học phát hiện ra hiệu ứng quang điện, trong đó ánh sáng làm cho dòng điện chạy trong vật liệu.

Suy nghĩ về cách giải thích hiệu ứng quang điện là điều đã đưa Albert Einstein tới giải thưởng Nobel về vật lý và lý thuyết tương đối.

Vật liệu

1. Một tấm đồng từ một cửa hàng phần cứng. Nó thường có giá khoảng 150 rúp. cho 0,9 mét vuông. Chúng tôi cần khoảng 45 mét vuông.

2. Hai clip cá sấu.

3. Một microammeter nhạy cảm, có thể đo khoảng cách giữa 10 và 50 microamp. Radio Shack bán đồng hồ vạn năng nhỏ với màn hình LCD, nhưng bạn có thể sử dụng loại thông thường.

4. Lò nướng điện. Bếp lò của tôi là gas, vì vậy tôi đã mua một bếp điện nhỏ với một vòng xoắn cho khoảng 750 rúp. Đầu đốt nhỏ 700 watt có thể sẽ không hoạt động - bạn cần ít nhất 1100 watt để đầu đốt chuyển sang màu đỏ.

5. Chai nhựa có cổ cắt. Tôi đã sử dụng một chai nước khoáng 2 lít.

6. Muối ăn. Chúng tôi sẽ cần một vài muỗng canh.

7. Nước từ vòi.

8. Giấy nhám hoặc khoan với một vòi như vậy (mài mòn)

9. Tấm kim loại.

Sản xuất.

Đây là đầu đốt.

Đầu tiên bạn cần cắt bỏ một miếng đồng để nó có kích thước bằng một bếp điện. Rửa tay để tránh dầu mỡ hoặc các vết bẩn khác. Ngoài ra, rửa tấm đồng bằng chất tẩy rửa để rửa sạch dầu mỡ hoặc các vết bẩn khác. Sử dụng giấy nhám hoặc bàn chải mài mòn để loại bỏ hoàn toàn tấm đồng để loại bỏ sunfua hoặc ăn mòn nhẹ khác.

Sau đó đặt một tấm đồng sạch lên gạch (điện) và bật nó lên mức tối đa.

Đồng sẽ bắt đầu nóng lên và oxy hóa, bạn sẽ thấy những đốm màu đỏ cam tuyệt đẹp trên bề mặt của nó.

Khi đồng nóng lên hơn nữa, các đốm nhiều màu sẽ được thay thế bằng oxit đồng đen.

Tất cả các màu biến mất khi xoắn ốc đã có màu đỏ.

Khi đầu đốt cháy, tấm đồng sẽ được phủ bằng oxit đồng đen. Hãy để nó nấu thêm nửa giờ nữa, vì vậy lớp phủ màu đen sẽ dày. Điều này rất quan trọng, vì một lớp phủ dày sẽ bong ra dễ dàng, trong khi lớp phủ mỏng sẽ vẫn dính vào đồng.

Sau nửa giờ nấu, tắt đầu đốt. Để đồng nóng trên đầu đốt để nguội từ từ. Nếu bạn làm nguội quá nhanh, màng oxit đen sẽ dính vào đồng.

Khi đồng nguội đi, nó co lại. Ôxít đồng đen cũng co lại. Nhưng chúng bị nén ở các tốc độ khác nhau, khiến oxit đồng đen bị tróc ra.

Sẽ sớm có những mảnh lớn rơi ra, thật thú vị khi xem))

Khi đồng đã nguội đến nhiệt độ phòng (quá trình này mất khoảng 20 phút), phần lớn màng oxit đen sẽ biến mất. Dễ dàng làm sạch bằng tay dưới vòi nước chảy sẽ loại bỏ hầu hết các mảnh nhỏ. KHÔNG ATTEMPT để bóc các vết bẩn cứng đầu và không làm cong tấm - bạn có thể làm hỏng một lớp oxit đồng mỏng, nhưng chúng tôi chỉ cần nó

Phần còn lại của lắp ráp là rất nhanh chóng và dễ dàng.

Cắt tấm đồng thứ hai theo kích thước của tấm thứ nhất (được làm nóng). Cẩn thận uốn cong cả hai phần để chúng vừa với chai nhựa mà không chạm vào nhau.

Gắn cá sấu vào cả hai đĩa. Kết nối dây từ đồng nguyên chất với cộng và dây từ tấm với oxit đến âm.

Bây giờ trộn một vài muỗng muối trong một ít nước nóng. Khuấy cho đến khi hết muối. Nhẹ nhàng đổ hỗn hợp vào chai (nơi đặt các tấm), để lại các cạnh của các tấm khoảng 2,5cm.

Trong ảnh trên, pin mặt trời đã hoàn thành IN SHADOW, ampe kế hiển thị khoảng 6 milliamp. Nhưng ngay cả trong bóng tối, pin này sẽ cho vài milliamp))

Ảnh này cho thấy pin trong ánh sáng và ampe kế hiển thị 34 milliamp, đôi khi pin có thể cho 50 milliamp, hoặc thậm chí nhiều hơn.

Nó hoạt động như thế nào?

Đồng oxit là một chất bán dẫn. Nó là một chất dẫn trung gian, nơi điện có thể chảy tự do và là chất cách điện, nơi các electron liên kết mạnh với các nguyên tử của chúng và không chảy tự do.

Có một khoảng trống trong chất bán dẫn gọi là khoảng cách dải giữa các electron liên kết mạnh với nguyên tử và các electron ở xa nguyên tử hơn, có thể di chuyển tự do và dẫn điện.

Electron không thể ở trong khu vực cấm. Một electron chỉ có thể cung cấp một ít năng lượng và di chuyển từ hạt nhân của nguyên tử đến khoảng cách dải. Các electron phải nhận đủ năng lượng để di chuyển xa hơn từ hạt nhân, bên ngoài vùng cấm.

Tương tự như vậy, một electron bên ngoài khoảng cách dải không thể mất một chút năng lượng và chỉ rơi gần hạt nhân hơn một chút. Điều này sẽ mất đủ năng lượng để vượt qua vùng cấm vào khu vực mà các electron có thể.

Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các electron bằng oxit đồng, một số electron nhận đủ năng lượng từ ánh sáng mặt trời để nhảy qua vùng cấm và trở nên tự do dẫn điện.

Các electron tự do di chuyển vào nước muối, sau đó vào một tấm đồng sạch, vào một sợi dây, qua một ampe kế và trở lại tấm bị oxy hóa.

Khi các electron di chuyển qua ampe kế, chúng ta thấy công việc (ampe). Khi bóng rơi vào pin mặt trời, các electron di chuyển chậm hơn và milliampere nhỏ hơn.

Một lưu ý về năng lượng.

Pin tạo ra 50 milliamp ở 0,25 volt.

Đây là 0,0000125 watt (12,5 microwatts).

Đừng cố gắng thắp sáng bóng đèn))) bạn sẽ cần nhiều mẫu pin để thắp sáng ngôi nhà. Mô hình của chúng tôi là thử nghiệm và có thể được sử dụng làm cảm biến ánh sáng.

0,0000125 watt (12,5 microwatts) cho pin 0,01 mét vuông, hoặc 1,25 milliwatts mỗi mét vuông. Để chiếu sáng bóng đèn 100 watt, phải mất 80.000 mét vuông oxit đồng cho mặt trời chiếu sáng và 80.000 mét vuông đồng cho điện cực tối. Để điều khiển lò đốt 1.000 watt, bạn sẽ cần 800.000 mét vuông oxit đồng và 800.000 mét vuông đồng khác, hoặc 1.600.000 mét vuông cùng nhau. Nếu nó được cố định trên nóc nhà, mỗi ngôi nhà sẽ dài 282 mét và rộng 282 mét, chấp nhận mọi thứ mà chúng cần điện, có một bếp lò.

Tại 1.600.000 mét vuông có 17.222.256,7 feet vuông. Nếu giá đồng có giá $ 5 mỗi foot vuông, riêng đồng sẽ có giá $ 86,110,283.50. Bằng cách làm điều này một phần mười của độ dày có thể hạ thấp nó xuống $ 8,611,028,35. Vì bạn mua số lượng lớn, bạn có thể nhận được một nửa số này, hoặc khoảng $ 4.300.000.

Nếu bạn sử dụng các tấm pin mặt trời silicon có giá 4 đô la mỗi watt, bạn có thể chạy cùng một lò với giá 4.000 đô la. Nhưng các nhóm sẽ chỉ có khoảng 10 mét vuông.

Hoặc với khoảng một đô la, bạn có thể xây dựng một lò năng lượng mặt trời từ giấy nhôm và bìa cứng. Với khoảng 20 đô la, bạn có thể xây dựng một bếp năng lượng mặt trời bằng nhôm đánh bóng rất đẹp.

Pin mặt trời phẳng

Tôi đã tạo ra một phiên bản di động hơn của bảng điều khiển năng lượng mặt trời ở dạng phẳng. Tôi đã sử dụng nắp nhựa trong suốt của bìa CD làm cửa sổ và keo silicon (bạn có thể sử dụng keo thông thường) để gắn các bộ phận lại với nhau và cách ly chúng với nhau.

Đầu tiên, chúng tôi tạo ra oxit của đồng, như trong phần đầu tiên. Chúng tôi hàn một dây đồng cách điện vào góc của tấm oxit, đây sẽ là một điểm trừ (cực âm).

Tấm dương là một mảnh đồng nguyên chất được cắt hình chữ U lớn hơn một chút so với oxit (bạn sẽ hiểu làm thế nào trong các hình ảnh bên dưới))) chúng tôi hàn một sợi dây vào góc của nó, lần này cộng với.

Đầu tiên, dán tấm đồng U lên cửa sổ nhựa. Sử dụng nhiều keo silicon, vì vậy nước muối sẽ không bị rò rỉ ra ngoài. Hãy chắc chắn rằng mối hàn được phủ hoàn toàn bằng keo, hoặc bên ngoài keo U, như trong ảnh (phủ đầy đủ bằng keo là tốt hơn).

Ảnh dưới đây cho thấy mặt sau của bảng điều khiển năng lượng mặt trời (mặt không đối diện với mặt trời).

Ảnh dưới đây cho thấy mặt trước của bảng điều khiển năng lượng mặt trời (phía sẽ đối mặt với mặt trời). Lưu ý rằng keo silicon không hoàn toàn bao phủ đồng, vì một phần của đồng cuối cùng phải tiếp xúc với nước muối.

Chúng tôi dán một tấm đồng nguyên chất bằng keo. Lớp này sẽ hoạt động như một chất cách điện giữa tấm đồng nguyên chất và tấm oxit, và phải đủ dày để chừa một khoảng trống nhỏ cho nước muối. Một lần nữa, không phải tất cả đồng được tráng, vì vậy sẽ có rất nhiều đồng tiếp xúc với nước.

Nhẹ nhàng dán tấm oxit lên lớp này. Bạn phải ấn đủ mạnh để đảm bảo rằng keo bao quanh bất kỳ khoảng trống nào, nhưng không quá nhiều để hai tấm chạm vào nhau.

Ảnh dưới đây cho thấy mặt sau của bảng điều khiển năng lượng mặt trời (mặt không đối diện với mặt trời).

Ảnh dưới đây cho thấy mặt trước của bảng điều khiển năng lượng mặt trời (phía sẽ đối mặt với mặt trời). Lưu ý rằng tôi đã thêm keo để tạo thành một đường ống trên đầu để nó giống như đổ nước muối.

Bức ảnh không hiển thị thêm keo dán xung quanh chu vi, do đó nước không thể rò rỉ, nhưng bạn phải làm điều đó. Để keo khô trước khi tiến hành bước tiếp theo.

Sau đó, sử dụng một ống nhỏ giọt để thêm nước muối. Đổ pin gần đến đỉnh của tấm đồng để nước gần như tràn ra ngoài. Sau đó bịt kín lỗ bằng một giọt keo và để keo khô trong ít nhất nửa giờ.

Trong bức ảnh trên, bạn có thể thấy một tấm pin mặt trời phẳng hoạt động dưới ánh nắng mặt trời rực rỡ. Nó cung cấp cho khoảng 36 microamp. Bạn cũng có thể nhìn thấy một hạt keo thêm xung quanh các cạnh của các tấm, và lấp đầy đầu ống.