Inhoud
- Theorie achter de koperen cel
- De koperen plaat voorbereiden
- Een zonnecel in een fles
- Sluit de cellen samen om het vermogen te vergroten
Een zonnepaneel is een reeks zonnecellen, en hoewel je zelf een paneel kunt bouwen met cellen die je online koopt, is het veel cooler en leerrijker om je eigen cellen te bouwen van gevonden materialen. Met weinig meer dan een vel koper dat knippert en wat zout water, kunt u een meetbare elektrische stroom genereren uit zonlicht. Op zichzelf genereert dit type cel niet veel elektriciteit, maar als je er veel van zou bouwen en ze in serie zou aansluiten, zou je voldoende stroom kunnen ontwikkelen om een batterij op te laden of een lamp aan te steken.
Theorie achter de koperen cel
Toen Heinrich Hertz het foto-elektrische effect ontdekte, had hij geen toegang tot gedoteerde siliciumchips, maar hij had wel metalen platen. Een van de platen kan koper zijn geweest dat was geoxideerd door blootstelling aan de atmosfeer omdat cuprooxide een van de eerste materialen was waarvan werd waargenomen dat dit fenomeen vertoonde. Het is vrij eenvoudig om een laag koperoxide af te zetten op een koperen plaat. Het enige wat u hoeft te doen is warmte toevoegen.
Koperoxide is een halfgeleider en als u de plaat in zout water onderdompelt en aan zonlicht blootstelt, stromen elektronen van de plaat in het zoute water. Plaats een schone koperen plaat in het water om als anode te fungeren, en de elektronen stromen daarnaar toe. Als u de twee platen met een meter verbindt, vloeien de elektronen door de meter terug naar de oorspronkelijke plaat en registreert de meter de elektrische stroom.
De koperen plaat voorbereiden
Je hebt ongeveer een halve vierkante meter koper nodig voor dit project, dat je in de meeste bouwmarkten kunt vinden. Snijd het in twee gelijke stukken, met behulp van tinnen knipsels. Was de koperen stukken met zeep en water om vet te verwijderen en plaats dan een vel op de brander van een elektrisch fornuis. Het stuk moet groot genoeg zijn om de brander te bedekken.
Zet het vuur op de hoogste stand en kijk. De kleuren op het koperen stuk worden intenser en worden vervolgens donkerder met een coating van koperoxide. Wacht tot het koper zwart wordt en laat het vervolgens nog 30 minuten koken. Zet het vuur uit en laat het koper op de brander afkoelen.
Terwijl de plaat afkoelt, krimpen koper en koperoxide met verschillende snelheden en begint de zwarte coating af te schilferen. Wanneer de plaat volledig is afgekoeld, verwijdert u de plaat en veegt u voorzichtig al het schilfersmateriaal weg. Daaronder bevindt zich een rode laag koperoxide. Wrijf dit niet af - dit is de halfgeleidende laag die u nodig hebt.
Een zonnecel in een fles
Een doorzichtige plastic fles van één liter is een geschikte container voor uw zonnecel. Snijd de fles rond het midden en verwijder de bovenkant zodat je een open container hebt. Buig de koperen plaat die je hebt verwarmd in een halve cirkel en plaats deze in de fles zodat deze tegen de zijkant rust. De kant die naar boven op de brander was gericht, moet naar de buitenkant van de fles zijn gericht. Buig de koperen plaat die u niet hebt verhit in een vergelijkbare vorm en plaats deze aan de andere kant van de fles. De platen mogen elkaar niet raken.
Meng twee eetlepels keukenzout in een glas met ongeveer 2 kopjes warm water en roer tot het zout is opgelost. Giet het zoute water in de plastic fles en vul het voor 3/4 vol. De bovenkant van de metalen platen moet boven water zijn, zodat u krokodillenklemmen kunt bevestigen. Uw cel is nu klaar om elektriciteit op te wekken.
Neem de cel naar buiten en plaats deze op een tafel zodat de geoxideerde plaat naar de zon is gericht. Sluit een meter aan op de platen met krokodillenklemmen en stel de meter in om microamps van stroom te registreren. Als de cel in de volle zon staat, moet de meter tussen 33 en 50 microampère registreren. Schakel de meter om volt te meten en u zou een spanning van ongeveer 0,25 volt moeten opmerken. Om het maximale vermogen (P) dat de cel levert te berekenen, vermenigvuldigt u de maximale stroom (I) met spanning (V) om 0,00005 ampère x 0,25 volt = 0,0000125 watt of 12,5 microwatt te krijgen. De formule die deze relatie uitdrukt is P = V x I.
Sluit de cellen samen om het vermogen te vergroten
Een zonnepaneel is gewoon een reeks zonnecellen die in serie zijn bedraad. Hoewel de cellen op commerciële panelen plat zijn, is het mogelijk om een type paneel te maken dat bestaat uit cellen in een fles. Begin met twee flessencellen. Verbind de anode op één ervan, de schone koperen plaat, met de kathode van de andere, de plaat met de koperoxide-afzetting, met behulp van een draad met krokodillenklemmen. Verbind de meter met de twee platen die niet zijn aangesloten. Omdat u de spanning verdubbelt door twee cellen in serie te bedraden, hebt u het vermogen van uw array verdubbeld met de formule P = 2V x I. U kunt zoveel van deze cellen in serie aansluiten als u wilt. Elke nieuwe cel verhoogt de spanning met 0,25 volt.