Фотоелемент - це пристрій для перетворення енергії сонця в електрику. Енергія сонця відноситься до поновлюваних джерел енергії. Високоефективні сонячні батареї з високим ККД зроблені з кремнію можна купити у відомих виробників. Для їх виробництва потрібні величезні заводи, висока температура, вакуумне обладнання, і багато грошей.
Якщо ви готові принести в жертву ефективність, можна протягом години на кухні виготовити наші власні сонячні батареї з матеріалів, які можна купити в сусідньому магазині.
Наша сонячні батареї складається з закису міді замість кремнію. Закис міді є одним з перших відомих матеріалів для отримання фотоефекту, в яких світло збуджує електроенергію.
Розмірковуючи про пояснення фотоелектричного ефекту, Альберт Ейнштейн прийшов до Нобелівської премії з фізики, і до теорії відносності.
Будемо робити сонячні батареї з цих матеріалів:
Лист міді знайти в господарському магазині. Нам знадобиться два аркуші приблизно 15х15 см.Ножиці для листового металу для різання листової міді.
Робимо сонячні елементи
Електроплитка виглядає наступним чином:
Першим кроком відрізаємо шматок мідної пластини, приблизно за розміром тена на плитці. Помийте руки, щоб на них не було ніякого жиру або масла. Потім промити листову мідь з милом або з миючим засобом, щоб очистити поверхню від жиру. За допомогою наждачного паперу або дротяної щітки ретельно зачистите поверхню мідної пластини, так щоб прибрати всі сульфіди або інші можливі корозії.
Далі, помістіть очищений і висушений мідний лист на плитку і включіть її на максимальну температуру.
Коли мідь почне нагріватися і почнуть утворюватися оксиди, ви побачите красиві візерунки. Апельсиновий, бузковий, червоний кольори будуть покривати мідь.
Коли мідь стане гаряче, колір зміниться на чорний від плівки з окису міді. Це не та окис яку ми хочемо отримати, вона пізніше відшарується, показуючи червоні, помаранчеві, рожеві, і фіолетові кольори окисного шару внизу.
Останнє кольорові клаптики зникають, як пальник починає світитися червоним кольором.
Коли пальник буде розпечена до красна, листова мідь покриється чорним шаром оксиду міді. Залиште її "варитися" з півгодини, так що б чорне покриття стало товстіший. Це важливо, тому що товста окис буде добре відшаровуватися, а тонкий шар залишиться прилиплим до міді.
Після півгодини "приготування їжі", закрийте конфорку. Залиште гарячу мідну пластину на пальнику, щоб вона повільно охолоджувалася. Якщо ви охолодіть занадто швидко, чорна окис залишиться прилип до міді.
Охолоджуючись мідь стискається. Чорна мідна окис стискається теж. Але вони стискаються з різними швидкостями, тому чорна окис міді відшаровується.
Маленькі чорні пластівці відскакують від міді з достатньою силою, щоб відлетіти на пару десятків сантиметрів. Це трохи додає збирання навколо печі, але зате на це цікаво дивитися.
Коли мідна пластина охолола до кімнатної температури (це займає близько 20 хвилин), здебільшого чорного оксиду вже не буде. Легка очистка вашими руками під проточною водою видалить більшість решти дрібних шматочків. Не піддавайтеся спокусі видалити всі чорні плями грубої очищенням або зігнутися м'якої міді. Це може пошкодити тонкий червоний шар оксиду міді, який потрібен нам для виготовлення сонячної батареї.
Інша частина збірки сонячні батареї дуже проста і швидка.
Вирізати інший аркуш міді приблизно такого ж розміру, як і перший. Акуратно зігніть обидві частини, таким чином, щоб вони вмістилися в пластикову пляшку або банку, не торкаючись один одного. Оксидне покриття міді, яке було звернено вгору на пальнику, як правило, найкраща сторона, оскільки вона має гладку, чисту поверхню, тому її мають у своєму розпорядженні в банку так, щоб вона дивилася назовні.
Прикріпіть мідні пластини двома контактами типу крокодил до стінок банки. Підключіть провід від чистої мідної пластини до позитивного висновку вимірювального приладу. Другий провід від мідної пластини з оксидом підключіть до негативного висновку вимірювального приладу.
Тепер розчиніть кілька столових ложок солі в невеликій кількості води з під крана. Розмішуйте розчин поки вся сіль не розчиниться. Потім обережно влити солоної води в банку, намагаючись не налити на контакти, щоб не намочити їх. Розчин не повинен повністю покривати пластини - ви повинні залишити сантиметра по два над водою, так щоб ви могли переміщати сонячну батарею, не замочивши контакти.
На знімку вгорі сонячну батарею в моїй тіні, коли я робив знімок. Зверніть увагу, що прилад показує струм близько 6 мкА.
Сонячна батарея навіть в тіні, як правило, показує кілька мікроампер струму.
Вище знімку сонячна батарея на сонці. Зверніть увагу, що стрілка приладу підскочила до струму 33 мкА. Іноді він буде зашкалювати і більше 50 мкА.
Примітка про потужності
Осередок виробляє 50 мкА на 0,25 вольт.
Це 0.0000125 Вт (12,5 мкВт).
Не чекайте, що засвітиться лампочка або зарядиться акумулятор від даної сонячної батареї. Воно може бути використано в якості детектора світла або експометра, але зайняло б гектари, щоб енергії від нього вистачило для вашого будинку.
0.0000125 вата (12.5 мікроват) для клітини на 0.01 квадратних метра, або 1.25 милливатт за квадратний метр. Щоб включити лампочку на 100 ват, треба було б 80 000 квадратних метрів закису міді на освітленій сонцем стороні, і 80.000 квадратних метрів міді для неосвітленому електрода. Для включення 1000 ватної плити, вам буде потрібно 800000 квадратних метрів закису міді та іншої 800000 квадратних метрів чистої міді, або 1600000 квадратних метрів в сумі. Якби це був дах будинку, то будинок був би розмірами 282 метра на 282 метра, і вся електроенергія від неї йшла б тільки на одну піч.
Тому дана конструкція сонячної батареї є ознайомчим експериментом, і не дуже придатна для практичних цілей. На практиці використовують сучасні сонячні батареї з високою ефективністю, які сьогодні виробляються у великій кількості.