Un pannello solare è una matrice di celle solari e, sebbene tu possa costruire tu stesso un pannello con celle acquistate online, è molto più interessante e istruttivo costruire le tue celle con i materiali trovati. Con poco più di un foglio di rame lampeggiante e un po 'di acqua salata, puoi generare una corrente elettrica misurabile dalla luce solare. Di per sé, questo tipo di cella non genera molta elettricità, ma se dovessi costruirne molte e collegarle in serie, potresti sviluppare abbastanza corrente per caricare una batteria o accendere una lampadina.
Teoria dietro il rame Cell
Quando Heinrich Hertz ha scoperto l'effetto fotoelettrico, non ha avuto accesso ai chip di silicio drogato, ma aveva piastre di metallo. Una delle piastre potrebbe essere stata il rame che si era ossidato per esposizione all'atmosfera perché l'ossido di rame era uno dei primi materiali che si osservava per mostrare questo fenomeno. È abbastanza facile depositare uno strato di ossido rameoso su un foglio di rame. Tutto quello che devi fare è aggiungere calore.
L'ossido di rame è un semiconduttore e se immergi la piastra in acqua salata e la esponi alla luce solare, gli elettroni scorrono dalla piastra all'acqua salata. Posiziona una lastra di rame pulita nell'acqua per fungere da anodo e gli elettroni fluiscono verso quello. Se colleghi le due piastre con un misuratore, gli elettroni ritornano alla piastra originale attraverso il misuratore e il misuratore registra la corrente elettrica.
Preparazione della lastra di rame
Ti occorrerà circa mezza piede quadrato di rame lampeggiante per questo progetto, che puoi trovare nella maggior parte dei negozi di ferramenta. Tagliatelo in due pezzi uguali, usando delle cesoie. Lavare i pezzi di rame con acqua e sapone per rimuovere il grasso, quindi posizionare un foglio sul bruciatore di una stufa elettrica. Il pezzo dovrebbe essere abbastanza grande da coprire il bruciatore.
Accendi il calore alla sua massima impostazione e osserva. I colori sul pezzo di rame si intensificano, quindi iniziano a scurirsi con un rivestimento di ossido rameico. Attendi che il rame diventi nero, quindi lascialo cuocere per altri 30 minuti. Spegni il fuoco e lascia raffreddare il rame sul bruciatore.
Mentre la piastra si raffredda, il rame e l'ossido rameico si restringono a velocità diverse e il rivestimento nero inizia a sfaldarsi. Quando la piastra è completamente fredda, rimuovere la piastra e spazzolare delicatamente tutto il materiale sfaldato. Sotto è uno strato rosso di ossido rameoso. Non sfregare questo: questo è lo strato semiconduttore di cui hai bisogno.
Una cella solare in una bottiglia
Una bottiglia di plastica da un litro trasparente costituisce un contenitore adatto per la tua cella solare. Taglia la bottiglia intorno al centro e rimuovi la parte superiore in modo da avere un contenitore aperto. Piega la piastra di rame che hai riscaldato a semicerchio e inseriscila all'interno della bottiglia in modo che poggi contro il lato. Il lato che era rivolto verso l'alto sul bruciatore dovrebbe essere rivolto verso l'esterno della bottiglia. Piega la piastra di rame che non hai riscaldato in una forma simile e posizionala sul lato opposto della bottiglia. Le piastre non devono toccarsi.
Mescola due cucchiai di sale da tavola in un bicchiere contenente circa 2 tazze di acqua calda e mescola fino a quando il sale non si dissolve. Versare l'acqua salata nella bottiglia di plastica, riempiendola per circa 3/4. Le parti superiori delle piastre metalliche devono essere al di sopra dell'acqua in modo da poter fissare le clip a coccodrillo. La tua cella è ora pronta per generare elettricità.
Porta la cella all'esterno e posizionala su un tavolo in modo che la piastra ossidata sia rivolta verso il sole. Collegare un misuratore alle piastre con morsetti a coccodrillo e impostare il misuratore per registrare microampere di corrente. Quando la cella è in pieno sole, lo strumento dovrebbe registrare tra 33 e 50 microampere. Cambia lo strumento per misurare i volt e dovresti notare una tensione di circa 0,25 volt. Per calcolare la potenza massima (P) erogata dalla cella, moltiplicare la corrente massima (I) per la tensione (V) per ottenere 0,00005 amp x 0,25 volt \u003d 0,0000125 watt o 12,5 microwatt. La formula che esprime questa relazione è P \u003d V x I.
Celle metalliche insieme per aumentare la potenza
Un pannello solare è semplicemente una matrice di celle solari cablate in serie. Sebbene le celle dei pannelli commerciali siano piatte, è possibile creare un tipo di pannello costituito da celle in una bottiglia. Inizia con due celle di bottiglia. Collegare l'anodo su uno di essi, che è la piastra di rame pulita, al catodo dell'altra, che è la piastra con il deposito di ossido rameoso, usando un filo con fermagli a coccodrillo. Collegare lo strumento alle due piastre che non sono collegate. Dato che raddoppi la tensione cablando due celle in serie, hai raddoppiato la potenza del tuo array usando la formula P \u003d 2V x I. Puoi collegare quante di queste celle in serie quante ne vuoi. Ogni nuova cella aumenta la tensione di 0,25 volt.
