Wie man ein Sonnenkollektor fĂŒr ein wissenschaftliches Projekt macht

Wie man ein Sonnenkollektor fĂŒr ein wissenschaftliches Projekt macht

Ein Solarpanel ist eine Anordnung von Solarzellen, und wĂ€hrend Sie selbst mit Zellen, die Sie online kaufen, ein Panel konstruieren können, 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, können Sie einen messbaren elektrischen Strom aus Sonnenlicht erzeugen. Diese Art von Zelle erzeugt selbst nicht viel ElektrizitĂ€t, aber wenn Sie viele von ihnen bauen und in Reihe schalten, könnten Sie genug Strom entwickeln, um eine Batterie aufzuladen oder eine GlĂŒhbirne anzuzĂŒnden.

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 könnte Kupfer gewesen sein, das durch Exposition gegenĂŒber der AtmosphĂ€re oxidiert worden war, da Kupferoxid eines der ersten Materialien war, von denen beobachtet wurde, dass sie dieses PhĂ€nomen zeigen. Es ist ziemlich einfach, eine Kupferoxidschicht auf ein Kupferblech aufzutragen. Alles, was Sie tun mĂŒssen, ist WĂ€rme hinzuzufĂŒgen.

Kupfer (I) -oxid ist ein Halbleiter, und wenn Sie die Platte in Salzwasser tauchen und dem Sonnenlicht aussetzen, fließen Elektronen von der Platte in das Salzwasser. Lege eine saubere Kupferplatte in das Wasser, die als Anode wirkt, und die Elektronen fließen dorthin. Wenn Sie die beiden Platten mit einem Meter verbinden, fließen die Elektronen durch das MessgerĂ€t zurĂŒck zur ursprĂŒnglichen Platte, und das MessgerĂ€t registriert den elektrischen Strom.

Vorbereitung der Kupferplatte

FĂŒr dieses Projekt benötigen Sie etwa einen halben Quadratfuß Kupfer, die Sie in den meisten BaumĂ€rkten finden. Schneiden Sie es in zwei gleiche StĂŒcke mit Blechscheren. Waschen Sie die KupferstĂŒcke mit Seife und Wasser, um Fett zu entfernen, und legen Sie dann ein Blatt auf den Brenner eines Elektroherds. Das StĂŒck sollte groß genug sein, um den Brenner abzudecken.

Schalten Sie die Heizung auf die höchste Einstellung und beobachten Sie. Die Farben auf dem KupferstĂŒck verstĂ€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 abkĂŒhlen.

Wenn die Platte abkĂŒhlt, schrumpfen das Kupfer- und Kupferoxid mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, und die schwarze Beschichtung beginnt abzufallen. Wenn die Platte vollstĂ€ndig abgekĂŒhlt ist, entfernen Sie die Platte und bĂŒrsten Sie vorsichtig das gesamte abblĂ€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 BehĂ€lter fĂŒr Ihre Solarzelle. Schneide die Flasche um die Mitte und entferne die Oberseite, so dass du einen offenen BehĂ€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 Außenseite der Flasche zeigen. Biegen Sie die Kupferplatte, die Sie nicht erhitzt haben, in eine Ă€hnliche Form und legen Sie sie in die entgegengesetzte Seite der Flasche. Die Platten sollten nicht berĂŒhren.

Mischen Sie zwei Esslöffel Speisesalz in ein Glas mit etwa 2 Tassen warmem Wasser und rĂŒhren Sie, bis sich das Salz auflöst. Gießen Sie das salzige Wasser in die Plastikflasche und fĂŒllen Sie es ungefĂ€hr 3/4 voll. Die Oberseiten der Metallplatten sollten ĂŒber Wasser liegen, damit Sie Krokodilklemmen anbringen können. Ihre Zelle ist jetzt bereit, ElektrizitĂ€t zu erzeugen.

Nimm die Zelle nach draußen und lege sie auf einen Tisch, so dass die oxidierte Platte der Sonne zugewandt ist. Schließen Sie ein MessgerĂ€t an die Platten mit Krokodilklemmen an und stellen Sie das MessgerĂ€t so ein, dass Mikroampere Strom registriert werden. Wenn die Zelle in voller Sonne steht, sollte das MessgerĂ€t zwischen 33 und 50 Mikroampere registrieren. Schalten Sie das MessgerĂ€t um, um Volt zu messen, und Sie sollten eine Spannung von ungefĂ€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 ausdrĂŒckt, 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 MessgerÀt 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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