太陽電池

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太陽電池は、太陽のエネルギーを電気に変換する装置です。 Radio Shackや他の店舗で購入できる高性能のソーラーパネルは、特別に処理されたシリコンで作られており、巨大な工場、高温、特別なクリーニング、そして多くのお金が必要です。

ハードウェアストアの材料からキッチンで独自のソーラーパネルを作成するための効率を犠牲にしたい場合は、約1時間で実用的なソーラーパネルをデモンストレーションできます。

ソーラーパネルは、シリコンではなく酸化銅で作られています。酸化銅は、科学者が光電効果を発見した最初の材料の1つであり、光が材料に電気を流します。

光電効果をどのように説明するかについての考えが、アルバートアインシュタインをノーベル物理学賞と相対性理論に導いた理由です。

素材

1.ハードウェアストアからの銅のシート。通常、約150ルーブルかかります。 0.9平方メートルの場合、約45平方センチが必要です。

2.ワニ口クリップ2個。

3. 10〜50マイクロアンペアのギャップを測定できる高感度マイクロ電流計。 Radio Shackは、LCDモニター付きの小型マルチメーターを販売していますが、通常のマルチメーターを使用できます。

4.電気オーブン。私の台所用ストーブはガスなので、約750ルーブルのスパイラルを備えた小型の電気ストーブを購入しましたが、小さな700ワットのバーナーはおそらく動作しません。

5.カットネック付きのペットボトル。 2リットルのミネラルウォーターを使用しました。

6.食塩。大さじ数杯必要です。

7.蛇口からの水。

8.そのようなノズルでの紙やすりまたはドリル（研磨剤）

9.板金。

製造。

こちらがバーナーです。

まず、電気ストーブのサイズになるように銅片を切り取る必要があります。脂っこい汚れや他の汚れを避けるために手を洗ってください。また、銅シートを洗剤で洗浄してグリースやその他の汚れを洗い流し、サンドペーパーまたは研磨ブラシを使用して銅の保護コーティングを完全に除去し、硫化物またはその他の軽い腐食を除去します。

次に、きれいな銅シートをタイル（電気）に置き、最大にオンにします。

銅は熱くなり、酸化し始め、その表面に美しい赤橙色の斑点が見られます。

銅がさらに熱くなると、マルチカラーのスポットが黒い酸化銅に置き換わります。

スパイラルがすでに赤の場合、すべての色が消えます。

バーナーが燃えると、銅板は黒い酸化銅で覆われます。それをさらに30分調理して、黒いコーティングが厚くなるようにします。厚いコーティングは簡単に剥がれ、薄いコーティングは銅に付着したままになるため、これは重要です。

30分調理した後、バーナーをオフにします。バーナーに熱い銅を置いたままにしてゆっくりと冷却します。冷却が速すぎると、黒酸化皮膜が銅にくっつきます。

銅が冷えると収縮します。黒色酸化銅も収縮します。しかし、それらは異なる速度で圧縮されるため、黒色酸化銅が剥離します。

すぐに大きな作品が落ちるでしょう、見るのは楽しいです））

銅が室温に冷却されると（これには約20分かかります）、黒色酸化膜のほとんどがなくなります。流水の下で手で簡単に洗浄すると、小さな破片のほとんどが除去されます。頑固な汚れをはがそうとして、シートを曲げないでください-酸化銅の薄い層を損傷する可能性がありますが、必要なのはそれだけです

アセンブリの残りの部分は非常に迅速かつ簡単です。

銅の2番目のシートを最初の（加熱された）サイズに切り取り、互いに触れずにプラスチックボトルに収まるように両方の部分を慎重に曲げます。

ワニを両方のプレートに取り付けます。ワイヤを純銅からプラスに接続し、酸化物を含むプレートからワイヤをマイナスに接続します。

さて、大さじ2杯の塩を少し熱い水道水に混ぜます。すべての塩が溶解するまでかき混ぜます。混合物をボトル（プレートがある場所）に静かに注ぎ、プレートの端から約2.5cm離します。

上の写真の完成した太陽電池の影では、電流計は約6ミリアンペアを示していますが、暗闇の中でもこのバッテリーは数ミリアンペアを出力します）

この写真は光の中のバッテリーを示し、電流計は34ミリアンペアを示しますが、バッテリーは50ミリアンペア以上を出力することもあります。

どのように機能しますか？

酸化銅は半導体です。これは、電気が自由に流れる中間導体であり、電子が原子に強く結合して自由に流れない絶縁体です。

半導体には、原子に強く結合している電子と原子から離れている電子の間にバンドギャップと呼ばれるギャップがあり、自由に移動して電気を伝導できます。

電子は禁制帯に留まることはできません。電子はわずかなエネルギーしか与えず、原子核からバンドギャップに移動できます。電子は、禁制帯の外で核から遠くに移動するのに十分なエネルギーを受け取る必要があります。

同様に、バンドギャップの外側の電子は少しのエネルギーを失うことはなく、核にほんの少し近づきます。これは、禁制帯を超えて電子ができる領域に落ちるのに十分なエネルギーを失うはずです。

日光が酸化銅の電子に当たると、電子の一部は日光から十分なエネルギーを受け取り、禁止区域を飛び越えて自由に電気を伝導します。

自由電子は塩水に移動し、次にきれいな銅板、ワイヤ、電流計を通り、酸化板に戻ります。

電子が電流計を通過すると、仕事（アンペア）が見えます。太陽電池に影が落ちると、電子の動きが遅くなり、ミリアンペアが小さくなります。

エネルギーに関するメモ。

バッテリーは0.25ボルトで50ミリアンペアを生成します。

これは0.0000125ワット（12.5マイクロワット）です。

私たちのモデルは実験的なものであり、光センサーとして使用することができます。

0.01平方メートルのバッテリーの場合、0.0000125ワット（12.5マイクロワット）、または1平方メートルあたり1.25ミリワット。 100ワットの電球を照らすには、太陽に照らされた側に80,000平方メートルの酸化銅、暗い電極に80,000平方メートルの銅が必要です。 1,000ワットの炉を制御するには、800,000平方メートルの酸化銅と別の800,000平方メートルのプレーン銅、または合計で1,600,000平方メートルが必要です。家の屋根に固定する場合、各家は長さ282メートル、幅282メートルで、電気が必要なものすべてを受け入れ、ストーブが1つありました。

1,600,000平方メートルで、17,222,256.7平方フィートがあります。銅の被覆が1平方フィートあたり5ドルの場合、銅だけでも86,110,283.50ドルかかります。これを行うことにより、厚さの10分の1で8,611,028.35ドルまで下げることができます。バルクで購入するので、この半分、つまり約4,300,000.00ドルで手に入れることができます。

ワットあたり4ドルのシリコンソーラーパネルを使用した場合、同じ炉を4,000.00ドルで実行できます。しかし、グループは約10平方メートルしかありません。

または、約1ドルで、アルミ箔と段ボールから太陽炉を構築できます。約20ドルで、非常に素晴らしい洗練されたアルミニウム放物線ソーラークッカーを構築できます。

平面太陽電池

ソーラーパネルのよりポータブルなバージョンをフラットな形で作成しました。 CDカバーの透明なプラスチックカバーを窓として使用し、シリコン接着剤（通常のシーラントを使用できます）を使用して部品を貼り付け、互いに分離しました。