Hur man gör solceller?

Kommersiella solceller använder kisel som halvledare, men här är ett sätt att skapa en solcell med mer tillgängliga material för att själv se hur det fungerar.

Solceller omvandlar solens energi till elektricitet, på samma sätt som växter omvandlar solens energi till mat genom fotosyntes. Solceller fungerar genom att använda solens energi för att göra det möjligt för elektroner i halvledande material att flytta från banor nära kärnorna i deras atomer till högre banor där de kan leda elektricitet. Kommersiella solceller använder kisel som halvledare, men här är ett sätt att skapa en solcell med mer tillgängliga material för att själv se hur det fungerar.

Del 1 av 3: beläggning av glasplattorna

1

Skaffa 2 lika stora glasplattor. Tallrikar av den storlek som används som skydd för mikroskopglas skulle vara perfekta.
2

Rengör båda ytorna på plattorna med alkohol. När plattorna är rengjorda ska du bara hantera dem i kanterna.
3

Testa plattans ytor för ledningsförmåga. Gör detta genom att röra vid ytorna med ledningarna från en multimeter. När du väl har bestämt vilken sida av varje platta som är den ledande sidan, placera dem sida vid sida, en platta ledande sida uppåt och den andra ledande sidan nedåt.
4
Applicera transparent tejp på plattorna. Detta håller plattorna på plats för nästa steg.
- Placera tejpen längs någon av plattornas långa sida för att överlappa 1 millimeter (1,40 cm) av kanterna.
- Placera tejpen över de yttre 4 till 5 millimeter (0,50 cm) av den ledande sidan uppåt.
5
Applicera en lösning av titandioxid på plattorna. Lägg 2 droppar på den ledande sidan uppåt och fördela den jämnt över plattans yta. Låt titandioxiden täcka plattan med ledande sida nedåt.
- Innan du applicerar titandioxidlösningen kanske du först vill belägga plattorna med tennoxid.
6
Ta bort tejpen och separera plattorna. Nu kommer du att behandla de två plattorna på olika sätt.
- Placera den ledande sidan uppåt på en elektrisk kokplatta över natten för att baka titandioxiden på plattan.
- Rengör titandioxiden från den ledande sidan nedåt och placera den där den inte samlar smuts.
7

Förbered en grund skål fylld med färgämne. Färgen kan tillverkas av hallon, björnbär eller granatäpplejuice eller genom att brygga ett te från röda hibiskusblad.
8

Blötlägg den titandioxidbelagda plattan, belagd med sidan nedåt, i färgämnet i 10 minuter.
9

Rengör den andra plattan med alkohol. Gör detta medan den titandioxidbelagda plattan blötläggs.
10

Testa om den rengjorda plattan för att hitta den ledande sidan. Markera sidan som inte leder med ett plustecken (+).
11

Applicera en tunn kolbeläggning på den ledande sidan av den rengjorda plattan. Du kan göra detta genom att gå över den ledande sidan med en penna eller genom att applicera ett grafitsmörjmedel. Täck hela ytan.
12

Ta ut den titandioxidbelagda plattan ur färgämnet. Skölj den två gånger, först med avjoniserat vatten och sedan med alkohol. Torka torrt efter sköljning med en ren vävnad.

Hur mycket spänning kommer dessa solceller att producera?

Del 2 av 3: Montering av solcellen

1

Placera den kolbelagda plattan på titandioxidplattan så att beläggningarna vidrör. Plattorna ska vara något förskjutna, cirka 5 millimeter (0,50 cm). Använd bindespännen på de långa kanterna för att hålla dem på plats.
2
Applicera 2 droppar jodidlösning på den exponerade beläggningen. Låt lösningen suga igenom plattbeläggningarna så att de täcks helt. Du kanske vill öppna bindarklämmorna och lyfta försiktigt upp en av plattorna så att lösningen sprids över hela ytan.
- Jodidlösningen gör det möjligt för elektroner att strömma från den titandioxidbelagda plattan till den kolbelagda plattan när cellen exponeras för en ljuskälla. En sådan lösning kallas en elektrolyt.
3

Torka överflödig lösning av de exponerade delarna av plattorna.

Varken den belagda glasplattan eller koppararkets halvledarsolceller producerar en stor mängd kraft av sig själva.

Del 3 av 3: aktivering och testning av solcellen

1

Fäst ett krokodilklämma på de exponerade belagda sektionerna på vardera sidan om solcellen.
2

Anslut multimeterns svarta tråd till klämman som är ansluten till den exponerade titandioxidbeläggningen. Denna platta är solcellens negativa elektrod eller katod.
3

Anslut multimeterns röda tråd till klämman som är ansluten till den exponerade kolbeläggningen. Denna platta är solcellens positiva elektrod eller anod. (I ett tidigare steg markerade du det med ett plustecken på dess icke-ledande sida.)
4

Placera solcellen bredvid en ljuskälla, med den negativa elektroden mot källan. I ett skolklassrum kan detta göras genom att lägga cellen ovanpå linsen på en overheadprojektor. I hemmiljö kan en annan ljuskälla, som en strålkastare eller solen själv, bytas ut.
5

Mät strömmen och spänningen som genereras av solcellen med multimetern. Gör detta både före och efter att cellen utsätts för ljus.

Kisel används i halvledare eftersom det är effektivare än något av de material som används i den här artikeln. emellertid monteras enskilda kiselsolceller i solpaneler.

Tips

Du kan också skapa en solcell genom att använda två små ark borstad koppar och ställa 1 av dem på värmeplattan i en halvtimme tills kopparen blir svart. Låt det svalna och ta bort den svarta kopparoxidbeläggningen, men lämna den röda kopparoxidbeläggningen under den för att fungera som din halvledare. Du behöver inte belägga koppararket med någonting, och du kommer att använda en saltvattenlösning som din elektrolyt.

Varningar

Varken den belagda glasplattan eller koppararkets halvledarsolceller producerar en stor mängd kraft av sig själva. Kisel används i halvledare eftersom det är effektivare än något av de material som används i den här artikeln. emellertid samlas enskilda kiselsolceller i solpaneler.

Saker du behöver

Glasplattor (som objektglas för mikroskop)
Alkohol (etanol rekommenderas)
Avjoniserat vatten
Voltmeter / multimeter
Genomskinlig tejp
Petriskål eller annan grund maträtt
Elektrisk kokplatta (om möjligt 1100 watt)
Titandioxidlösning
Tennoxidlösning (valfritt)
Kolgrafitpenna eller smörjmedelsticka
Jodidlösning
Pärmklämmor
Alligator klipp

Läs också: Hur lär jag mig om jordbrukets effekter på biologisk mångfald?