Wie man ein Sonnenkollektor f√ľr ein wissenschaftliches Projekt macht

Wie man ein Sonnenkollektor f√ľr ein wissenschaftliches Projekt macht

Ein Solarpanel ist eine Anordnung von Solarzellen, und w√§hrend Sie selbst mit Zellen, die Sie online kaufen, ein Panel konstruieren k√∂nnen, ist es viel cooler und lehrreicher, Ihre eigenen Zellen aus gefundenen Materialien zu bauen. Mit etwas mehr als einem Blatt Kupfer blinkt und etwas Salzwasser, k√∂nnen Sie einen messbaren elektrischen Strom aus Sonnenlicht erzeugen. Diese Art von Zelle erzeugt selbst nicht viel Elektrizit√§t, aber wenn Sie viele von ihnen bauen und in Reihe schalten, k√∂nnten Sie genug Strom entwickeln, um eine Batterie aufzuladen oder eine Gl√ľhbirne anzuz√ľnden.

Theorie hinter der Kupferzelle

Als Heinrich Hertz den photoelektrischen Effekt entdeckte, hatte er keinen Zugang zu dotierten Siliziumchips, aber er hatte Metallplatten. Eine der Platten k√∂nnte Kupfer gewesen sein, das durch Exposition gegen√ľber der Atmosph√§re oxidiert worden war, da Kupferoxid eines der ersten Materialien war, von denen beobachtet wurde, dass sie dieses Ph√§nomen zeigen. Es ist ziemlich einfach, eine Kupferoxidschicht auf ein Kupferblech aufzutragen. Alles, was Sie tun m√ľssen, ist W√§rme hinzuzuf√ľgen.

Kupfer (I) -oxid ist ein Halbleiter, und wenn Sie die Platte in Salzwasser tauchen und dem Sonnenlicht aussetzen, flie√üen Elektronen von der Platte in das Salzwasser. Lege eine saubere Kupferplatte in das Wasser, die als Anode wirkt, und die Elektronen flie√üen dorthin. Wenn Sie die beiden Platten mit einem Meter verbinden, flie√üen die Elektronen durch das Messger√§t zur√ľck zur urspr√ľnglichen Platte, und das Messger√§t registriert den elektrischen Strom.

Vorbereitung der Kupferplatte

F√ľr dieses Projekt ben√∂tigen Sie etwa einen halben Quadratfu√ü Kupfer, die Sie in den meisten Baum√§rkten finden. Schneiden Sie es in zwei gleiche St√ľcke mit Blechscheren. Waschen Sie die Kupferst√ľcke mit Seife und Wasser, um Fett zu entfernen, und legen Sie dann ein Blatt auf den Brenner eines Elektroherds. Das St√ľck sollte gro√ü genug sein, um den Brenner abzudecken.

Schalten Sie die Heizung auf die h√∂chste Einstellung und beobachten Sie. Die Farben auf dem Kupferst√ľck verst√§rken sich und beginnen dann mit einer Beschichtung aus Kupferoxid zu dunkeln. Warten Sie, bis das Kupfer schwarz wird und lassen Sie es weitere 30 Minuten kochen. Schalten Sie die Hitze aus und lassen Sie das Kupfer auf dem Brenner abk√ľhlen.

Wenn die Platte abk√ľhlt, schrumpfen das Kupfer- und Kupferoxid mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, und die schwarze Beschichtung beginnt abzufallen. Wenn die Platte vollst√§ndig abgek√ľhlt ist, entfernen Sie die Platte und b√ľrsten Sie vorsichtig das gesamte abbl√§tternde Material ab. Darunter befindet sich eine rote Kupferoxidschicht. Reiben Sie nicht ab - das ist die halbleitende Schicht, die Sie brauchen.

Eine Solarzelle in einer Flasche

Eine durchsichtige Kunststoff-1-Liter-Flasche ist der geeignete Beh√§lter f√ľr Ihre Solarzelle. Schneide die Flasche um die Mitte und entferne die Oberseite, so dass du einen offenen Beh√§lter hast. Biegen Sie die Kupferplatte, die Sie erhitzt haben, in einen Halbkreis und legen Sie sie so in die Flasche, dass sie an der Seite anliegt. Die Seite, die auf dem Brenner nach oben zeigt, sollte zur Au√üenseite der Flasche zeigen. Biegen Sie die Kupferplatte, die Sie nicht erhitzt haben, in eine √§hnliche Form und legen Sie sie in die entgegengesetzte Seite der Flasche. Die Platten sollten nicht ber√ľhren.

Mischen Sie zwei Essl√∂ffel Speisesalz in ein Glas mit etwa 2 Tassen warmem Wasser und r√ľhren Sie, bis sich das Salz aufl√∂st. Gie√üen Sie das salzige Wasser in die Plastikflasche und f√ľllen Sie es ungef√§hr 3/4 voll. Die Oberseiten der Metallplatten sollten √ľber Wasser liegen, damit Sie Krokodilklemmen anbringen k√∂nnen. Ihre Zelle ist jetzt bereit, Elektrizit√§t zu erzeugen.

Nimm die Zelle nach drau√üen und lege sie auf einen Tisch, so dass die oxidierte Platte der Sonne zugewandt ist. Schlie√üen Sie ein Messger√§t an die Platten mit Krokodilklemmen an und stellen Sie das Messger√§t so ein, dass Mikroampere Strom registriert werden. Wenn die Zelle in voller Sonne steht, sollte das Messger√§t zwischen 33 und 50 Mikroampere registrieren. Schalten Sie das Messger√§t um, um Volt zu messen, und Sie sollten eine Spannung von ungef√§hr 0,25 Volt bemerken. Um die maximale Leistung (P) zu berechnen, die die Zelle liefert, multiplizieren Sie den maximalen Strom (I) mit der Spannung (V), um 0,00005 Ampere x 0,25 Volt = 0,0000125 Watt oder 12,5 Mikrowatt zu erhalten. Die Formel, die diese Beziehung ausdr√ľckt, ist P = V x I.

Wire Cells zusammen, um die Leistung zu erhöhen

Ein Solarpanel ist einfach eine Reihe von in Reihe geschalteten Solarzellen. Obwohl die Zellen auf kommerziellen Platten flach sind, ist es möglich, eine Art von Platte zu erzeugen, die aus Zellen in einer Flasche besteht. Beginnen Sie mit zwei Flaschenzellen. Verbinden Sie die Anode an einer von ihnen, die saubere Kupferplatte, mit der Kathode der anderen, die die Platte mit der Kupferoxidablagerung ist, indem Sie einen Draht mit Krokodilklemmen verwenden. Verbinden Sie das Messgerät mit den zwei Platten, die nicht verbunden sind. Da Sie die Spannung verdoppeln, indem Sie zwei Zellen in Reihe schalten, haben Sie die Leistung Ihres Arrays mit der Formel P = 2V x I verdoppelt. Sie können so viele dieser Zellen hintereinander schalten, wie Sie möchten. Jede neue Zelle erhöht die Spannung um 0,25 Volt.

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