SOLARBATTERIE

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Die Solarbatterie ist ein Gerät zur Umwandlung der Sonnenenergie in elektrischen Strom. Die Hochleistungs-Solarmodule, die Sie bei Radio Shack und anderen Geschäften kaufen können, bestehen aus speziell behandeltem Silizium und erfordern große Fabriken, hohe Temperaturen, spezielle Reinigung und viel Geld.

Wenn wir die Effizienz opfern möchten, um unsere eigenen Solarmodule in der Küche aus Materialien eines Baumarkts herzustellen, können wir in etwa einer Stunde ein funktionsfähiges Solarmodul demonstrieren.

Unser Solarpanel besteht aus Kupferoxid anstelle von Silizium. Kupferoxid ist eines der ersten Materialien, bei denen Wissenschaftler den photoelektrischen Effekt entdeckten, bei dem Licht dazu führt, dass Elektrizität im Material fließt.

Überlegungen zur Erklärung des photoelektrischen Effekts führten Albert Einstein zum Nobelpreis für Physik und zur Relativitätstheorie.

Material.

1. Ein Kupferblech aus einem Baumarkt. Es kostet in der Regel etwa 150 Rubel. Für 0,9 qm benötigen wir ca. 45 qm.

2. Zwei Krokodilklemmen.

3. Ein empfindliches Mikroammeter, das die Lücken zwischen 10 und 50 Mikroampere messen kann. Radio Shack verkauft kleine Multimeter mit LCD-Monitoren, aber Sie können das übliche verwenden.

4. Elektrobackofen. Mein Küchenherd ist Gas, deshalb habe ich mir einen kleinen Elektroherd mit einer Spirale für ca. 750 Rubel gekauft. Kleine 700-Watt-Brenner funktionieren wahrscheinlich nicht - Sie benötigen mindestens 1100 Watt, damit der Brenner rot wird.

5. Plastikflasche mit geschnittenem Hals. Ich habe eine 2 Liter Flasche Mineralwasser benutzt.

6. Tafelsalz. Wir werden ein paar Esslöffel brauchen.

7. Wasser aus dem Wasserhahn.

8. Sandpapier schleifen oder mit einer solchen Düse bohren (abrasiv)

9. Blech.

Herstellung.

Hier ist der Brenner.

Zuerst müssen Sie ein Stück Kupfer abschneiden, damit es die Größe eines Elektroherds hat. Waschen Sie Ihre Hände, um fettige oder andere Flecken zu vermeiden. Waschen Sie auch das Kupferblech mit dem Reinigungsmittel, um Fett oder andere Flecken zu entfernen. Entfernen Sie das Kupferblech vollständig mit Sandpapier oder einer Schleifbürste, um Sulfid- oder andere leichte Korrosion zu entfernen.

Legen Sie dann ein sauberes Kupferblech auf die Kachel (elektrisch) und schalten Sie es auf Maximum ein.

Kupfer beginnt sich zu erwärmen und zu oxidieren. Sie sehen schöne rot-orangefarbene Flecken auf seiner Oberfläche.

Wenn sich das Kupfer noch mehr erwärmt, werden die mehrfarbigen Flecken durch schwarzes Kupferoxid ersetzt.

Alle Farben verschwinden, wenn die Spirale bereits rot ist.

Wenn der Brenner brennt, wird das Kupferblech mit schwarzem Kupferoxid beschichtet. Lassen Sie es noch eine halbe Stunde kochen, damit die schwarze Schicht dick wird. Dies ist wichtig, da sich eine dicke Beschichtung leicht ablöst und eine dünne Beschichtung an Kupfer haften bleibt.

Schalten Sie nach einer halben Stunde den Brenner aus. Lassen Sie heißes Kupfer auf dem Brenner langsam abkühlen. Wenn Sie es zu schnell abkühlen, haftet der schwarze Oxidfilm am Kupfer.

Wenn Kupfer abkühlt, zieht es sich zusammen. Schwarzes Kupferoxid schrumpft ebenfalls. Sie werden jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten komprimiert, wodurch sich das schwarze Kupferoxid abblättert.

Bald fallen große Stücke ab, es macht Spaß zu sehen))

Wenn das Kupfer auf Raumtemperatur abgekühlt ist (dies dauert etwa 20 Minuten), verschwindet der größte Teil des schwarzen Oxidfilms. Durch einfaches Reinigen mit den Händen unter fließendem Wasser werden die meisten kleinen Teile entfernt. VERSUCHEN SIE NICHT, hartnäckige Flecken abzuziehen und die Folie nicht zu biegen - Sie können eine dünne Schicht Kupferoxid beschädigen, aber wir brauchen sie nur

Der Rest der Montage ist sehr schnell und einfach.

Schneiden Sie das zweite Kupferblech auf die Größe des ersten (erhitzten) und biegen Sie beide Teile vorsichtig so, dass sie in die Plastikflasche passen, ohne sich zu berühren.

Befestigen Sie die Krokodile an beiden Platten. Verbinden Sie den Draht aus reinem Kupfer mit dem Plus und den Draht aus der Platte mit Oxid mit dem Minus.

Mischen Sie nun ein paar Esslöffel Salz in ein wenig heißem Leitungswasser. Rühren, bis sich das Salz aufgelöst hat. Gießen Sie die Mischung vorsichtig in die Flasche (wo sich die Teller befinden) und lassen Sie etwa 2,5 cm Abstand von den Tellerrändern.

Auf dem Foto oben zeigt der Amperemeter der fertigen Solarbatterie IN SHADOW etwa 6 Milliampere, aber selbst im Dunkeln liefert diese Batterie mehrere Milliampere.

Dieses Foto zeigt die Batterie im Licht und das Amperemeter zeigt 34 Milliampere, manchmal kann die Batterie 50 Milliampere oder sogar mehr liefern.

Wie funktioniert es

Kupferoxid ist ein Halbleiter. Es ist ein Zwischenleiter, in dem Elektrizität frei fließen kann, und ein Isolator, in dem Elektronen stark an ihre Atome gebunden sind und nicht frei fließen können.

Es gibt eine Lücke im Halbleiter, die als Bandlücke bezeichnet wird, zwischen Elektronen, die fest an das Atom gebunden sind, und Elektronen, die weiter vom Atom entfernt sind und sich frei bewegen und Elektrizität leiten können.

Elektronen dürfen sich nicht in der verbotenen Zone aufhalten. Ein Elektron kann nur wenig Energie abgeben und sich vom Atomkern zur Bandlücke bewegen. Das Elektron muss genug Energie erhalten, um sich außerhalb der verbotenen Zone weiter vom Kern zu entfernen.

Ebenso kann ein Elektron außerhalb der Bandlücke kein bisschen Energie verlieren und nur wenig näher an den Kern heranfallen. Dies sollte genug Energie verlieren, um an der verbotenen Zone vorbei in die Region zu fallen, in der die Elektronen können.

Wenn Sonnenlicht auf Elektronen in Kupferoxid trifft, erhalten einige der Elektronen genug Energie aus dem Sonnenlicht, um an der verbotenen Zone vorbei zu springen und frei zu werden, um Elektrizität zu leiten.

Freie Elektronen wandern in Salzwasser, dann in eine saubere Kupferplatte, in einen Draht, durch ein Amperemeter und zurück zur oxidierten Platte.

Während sich die Elektronen durch das Amperemeter bewegen, sehen wir die Arbeit (Ampere). Wenn der Schatten auf die Solarbatterie fällt, bewegen sich die Elektronen langsamer und das Milliampere ist kleiner.

Eine Anmerkung zur Energie.

Die Batterie erzeugt 50 Milliampere bei 0,25 Volt.

Dies ist 0,0000125 Watt (12,5 Mikrowatt).

Versuchen Sie nicht, die Glühbirne anzuzünden.))) Sie benötigen mehrere Hektar Batterien, um das Haus zu beleuchten. Unser Modell ist experimentell und kann als Lichtsensor verwendet werden.

0,0000125 Watt (12,5 Mikrowatt) für eine 0,01 Quadratmeter große Batterie oder 1,25 Milliwatt pro Quadratmeter. Um eine 100-Watt-Lampe zu beleuchten, wären 80.000 Quadratmeter Kupferoxid für die sonnenbeschienene Seite und 80.000 Quadratmeter Kupfer für die dunkle Elektrode erforderlich. Um einen 1.000-Watt-Ofen zu steuern, würden Sie 800.000 Quadratmeter Kupferoxid und weitere 800.000 Quadratmeter Kupfer oder insgesamt 1.600.000 Quadratmeter benötigen. Wenn es auf dem Dach des Hauses befestigt werden würde, wäre jedes Haus 282 Meter lang und 282 Meter breit und würde alles aufnehmen, wofür sie Strom brauchten. Es gab einen Herd.

Auf 1.600.000 Quadratmetern gibt es 17.222.256,7 Quadratfuß. Wenn die Kupferabdeckung 5 USD pro Quadratfuß kostet, würde Kupfer allein 86.110.283,50 USD kosten. Auf diese Weise kann ein Zehntel der Dicke auf 8.611.028,35 USD gesenkt werden. Da Sie in großen Mengen einkaufen, erhalten Sie diese möglicherweise für die Hälfte oder ungefähr 4.300.000,00 USD.

Wenn Sie Silizium-Solarmodule verwenden, die 4 US-Dollar pro Watt kosten, können Sie den gleichen Ofen für 4.000 US-Dollar betreiben. Die Gruppen wären aber nur ca. 10 qm groß.

Oder Sie bauen für etwa einen Dollar einen Solarofen aus Aluminiumfolie und Pappe. Für etwa 20 US-Dollar können Sie einen sehr schönen Parabol-Solarkocher aus poliertem Aluminium bauen.

Leere Solarbatterie

Ich habe eine tragbarere Version des Solarmoduls in flacher Form hergestellt. Ich habe die transparente Kunststoffabdeckung der CD-Hülle als Fenster- und Silikonkleber verwendet (Sie können ein normales Dichtungsmittel verwenden), um die Teile miteinander zu verbinden und voneinander zu isolieren.

Zuerst stellen wir wie im ersten Teil das Kupferoxid her und löten einen isolierten Kupferdraht an die Ecke der Oxidplatte, dies ist ein Minuspol (Minuspol).

Die positive Platte ist ein U-förmig geschnittenes Stück aus reinem Kupfer, das etwas größer als Oxid ist (Sie werden verstehen, wie in den Abbildungen unten))), an dessen Ecke wir diesmal einen Draht anlöten.

Kleben Sie zuerst die Kupferplatte U auf das Kunststofffenster. Verwenden Sie viel Silikonkleber, damit kein Salzwasser austritt. Stellen Sie sicher, dass die Lötstelle entweder vollständig mit Klebstoff bedeckt ist oder außerhalb von U-Klebstoff, wie auf dem Foto gezeigt (vollständiger Klebstoff ist besser).

Das Foto unten zeigt die Rückseite des Solarmoduls (die Seite, die nicht der Sonne zugewandt ist).

Das Foto unten zeigt die Vorderseite des Solarpanels (die Seite, die der Sonne zugewandt ist). Beachten Sie, dass Silikonkleber Kupfer nicht vollständig abdeckt, da ein Teil des Kupfers letztendlich in Kontakt mit Salzwasser sein muss.

Wir kleben eine Platte aus reinem Kupfer mit Klebstoff. Diese Schicht wirkt als Isolator zwischen der Reinkupferplatte und der Oxidplatte und sollte dick genug sein, um einen kleinen Raum für Salzwasser zu lassen. Auch hier ist nicht alles Kupfer beschichtet, sodass viel Kupfer mit Wasser in Kontakt kommt.

Kleben Sie die Oxidplatte vorsichtig auf diese Schicht. Sie müssen fest genug drücken, um sicherzustellen, dass der Klebstoff alle Lücken umgibt, aber nicht so stark, dass sich die beiden Platten berühren.

Das Foto unten zeigt die Rückseite des Solarmoduls (die Seite, die nicht der Sonne zugewandt ist).

Das Foto unten zeigt die Vorderseite des Solarpanels (die Seite, die der Sonne zugewandt ist). Beachten Sie, dass ich zusätzlichen Kleber hinzugefügt habe, um ein Rohr darüber zu formen, so dass es aussieht, als würde Salzwasser hineingegossen.

Das Foto zeigt keine zusätzliche Verklebung um den Umfang, so dass das Wasser überhaupt nicht austreten kann, aber Sie müssen es tun. Lassen Sie den Kleber trocknen, bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren.

Verwenden Sie dann eine große Pipette, um Salzwasser hinzuzufügen. Füllen Sie den Akku fast bis zur Oberseite der Kupferplatte, damit das Wasser fast ausläuft. Dann das Loch mit einem Tropfen Kleber verschließen und den Kleber mindestens eine halbe Stunde trocknen lassen.

Auf dem Foto oben sehen Sie ein flaches Solarmodul in Aktion bei strahlendem Sonnenschein. Es gibt ungefähr 36 Mikroampere. Sie können auch eine zusätzliche Kleberaupe an den Rändern der Platten und die Füllung der Rohroberseite erkennen.

Auf einem anderen Foto schließlich der Schatten des Autors. Beachten Sie, dass das Amperemeter jetzt ungefähr 4 Mikroampere anzeigt, da kein Sonnenlicht darauf fällt.

Quelle: samodelka.ucoz.ru

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