Зміст

• Кроки
• Поради
• Попередження
• Необхідні матеріали

Сонячні клітини перетворюють сонячну енергію в електрику, подібно до того, як рослини здійснюють це перетворення, що призводить до їжі, за допомогою фотосинтезу. Сонячні елементи працюють, використовуючи енергію Сонця, дозволяючи електронам у напівпровідникових матеріалах рухатися з орбіт, розташованих поруч із ядром атомів, на вищі орбіти, на яких вони можуть проводити електрику. Комерційні сонячні елементи використовують кремній як напівпровідник, але тут ми навчимо вас, як їх створювати за допомогою більш доступних матеріалів. Подивіться самі, як це все працює.

Кроки

Частина 1 з 3: Покриття скляних пластин

1. 

   Придбайте дві скляні пластини однакового розміру. Ідеально підходять пластини однакового розміру, що використовуються в якості предметних стекол.

2. 

   
   
   Очистіть обидві поверхні пластин спиртом. Коли вони чисті, обробляйте їх лише за краї.

3. 

   Перевірте обидві сторони пластин на провідність. Зробіть це, торкаючись поверхонь голками мультиметра. Після того, як ви встановили, яка сторона є найбільш провідною, покладіть їх поруч, пластину з провідною стороною вгору та іншу пластину з провідною стороною вниз.

4. 

   
   
   Нанесіть прозорий скотч на леза. Це збереже їх на місці для наступного кроку.
   • Розмістіть стрічку вздовж поздовжньої осі плит, щоб вона перекривалась на 1 мм після країв.
   • Покладіть стрічку вздовж зовнішніх 4 - 5 мм на провідну сторону пластини.

5. 

   Нанесіть на пластини розчин діоксиду титану. Помістіть дві краплі на пластину струмопровідною стороною догори, рівномірно розподіливши їх по поверхні. Дайте діоксиду титану покрити пластину струмопровідною стороною вниз.
   • Перед нанесенням розчину діоксиду титану може бути корисним покрити пластини оксидом олова.

6. 

   
   
   Зніміть стрічку і відокремте пластини. Тепер ви будете ставитися до них обох по-різному.
   • Помістіть пластину струмопровідною стороною догори на електричну плиту на ніч, щоб смажити діоксид титану на поверхні.
   • Очистіть діоксид титану з пластини струмопровідною стороною вниз і розташуйте там, де не буде накопичуватися пил.

7. 

   Приготуйте неглибокий посуд з фарбою. Його можна приготувати з малиновим, ожиновим або гранатовим соком або приготувавши чай з червоних пелюсток гібіскуса.

8. 

   Занурте пластину, покриту діоксидом титану, у фарбу, покриту стороною вниз, на 10 хвилин.

9. 

   Очистіть іншу тарілку спиртом. Робіть це, поки плита, покрита діоксидом титану, просочена розчином.

10. 

    Перевірте чисту пластину, щоб знайти її струмопровідну сторону. Позначте непровідник позитивним знаком (+).

11. 

    Нанесіть тонке вуглецеве покриття на провідну сторону чистої пластини. Це можна зробити, пропустивши олівець або мастило на основі графіту і покривши всю поверхню.

12. 

    Зніміть пластину, покриту діоксидом титану, з фарби. Промийте його двічі спочатку деіонізованою водою, а потім спиртом. Ретельно висушіть його перед тим, як протирати чистою серветкою.

Частина 2 з 3: Збірка сонячної батареї

1. 

   Розмістіть пластину з вуглецевим покриттям над пластиною з діоксидом титану, щоб торкнутися обох покриттів. Пластини повинні бути трохи поза віссю, приблизно 5 мм. Використовуйте затискачі на краях, щоб тримати їх на місці.

2. 

   Нанесіть 2 краплі розчину йодистого кальцію на відкрите покриття. Дайте розчину розповсюдитися на покриття, щоб повністю покрити його. Ви можете віддати перевагу відкрити затискачі та обережно підняти одну з пластин, дозволяючи розчину розповзатися по всій поверхні.
   • Розчин йодистого кальцію дозволить електронам текти від пластини, покритої діоксидом титану, до пластини, покритої вуглецем, коли клітина піддається впливу джерела світла. Такий розчин називається «електролітичним».

3. 

   Очистіть надлишки розчину з відкритих частин плит.

Частина 3 з 3: Активація та тестування сонячного елемента

1. 

   Прикріпіть затиск алігатора до відкритих ділянок з покриттям по обидва боки сонячної батареї.

2. 

   Підключіть чорний провід мультиметра до затискача, підключеного до відкритого покриття з діоксиду титану. Ця пластина є негативним електродом клітини, або катодом.

3. 

   Підключіть червоний провід мультиметра до затискача, прикріпленого до відкритої вугільної кришки. Ця пластина є позитивним електродом комірки або анода (на попередньому кроці ви позначили його позитивним знаком на непровідній стороні).

4. 

   Розташуйте сонячну батарею поблизу джерела світла, негативний електрод повинен бути звернений до вас. У класі це можна зробити, поставивши комірку поверх об’єктива проектора. Вдома джерело світла, наприклад, лампу або саме сонце, можна замінити.

5. 

   Виміряйте за допомогою мультиметра струм і напругу, що генеруються сонячною батареєю. Робіть це до і після того, як клітина потрапляє на світло.

Поради

• Ви також можете зробити сонячну батарею, використовуючи 2 невеликі аркуші полірованої міді і поміщаючи 1 з них на електричну плиту на півгодини, поки мідь не потемніє. Дайте йому охолонути і видаліть покриття з оксиду міді, залишивши червоне покриття внизу служити напівпровідником. Вам не потрібно буде нічим покривати мідний лист, і ви будете використовувати сольовий розчин як електроліт.

Попередження

• Також напівпровідникові сонячні елементи на скляній пластині з покриттям або мідній фользі не виробляють багато енергії самостійно. Силікон використовується в напівпровідниках, оскільки він ефективніший за обидва матеріали, використані в цій статті; однак окремі силіконові сонячні елементи встановлені на сонячних панелях.

Необхідні матеріали

• Скляні пластини (наприклад, предметні стекла мікроскопа);
• Алкоголь (етанол, рекомендований);
• Деіонізована вода;
• Вольтметр / мультиметр;
• Прозора стрічка;
• Чашка Петрі або інша неглибока посуд;
• Електрична плита (1100 Вт, якщо це можливо);
• Розчин діоксиду титану (за бажанням);
• Олівець з графітовою або вугільною мастильною паличкою;
• Розчин йодистого кальцію;
• Кліпси для підшивки;
• Кліпси Алігатор.