یک سلول خورشیدی در آشپزخانه بسازید مشاهده در قالب PDF چاپ فرستادن به ایمیل

 

یک سلول خورشیدی در آشپزخانه بسازید


 

http://www.scitoys.com/scitoys/scitoys/echem/echem2.html

سلول های خورشیدی دستگاهی برای تبدیل انرژی خورشید به برق است سلول های خورشیدی با راندمان بالائی که شما می توانید در radio shack و فروشگاه های دیگر خریداری کنید از سلیکون بسیار پردازش شده ساخته شده و نیاز به کارخانه های بزرگ ، دمای بالا ، تجهیزات خلاء و مقدار زیادی پول دارد اگر ما در حال حاضر شدیدا مایلیم سلول های خورشیدی خود را در خارج از آشپزخانه از مواد فروشگاه سخت افزار محله بسازیم می توانیم سلول های خورشیدی را در حدود یک ساعت تولید کنیم سلول های خورشیدی ما از اکسید مسی بجای سیلیکون ساخته شده است اکسید مسی یکی از مواد اولیه شناخته شده برای نشان دادن اثر فتوالکتریک است که در آن نور باعث می شود که الکتریسیته در ماده به جریان درآید فکر کردن در مورد چگونگی توضیح اثر فوتوالکتریک همان چیزی است که منجر به برنده شدن آلبرت انیشتن در جایزه نوبل فیزیک و نسبیت شد

موادی که نیاز خواهید داشت

سلول های خورشیدی از این مواد ساخته شده : یک ورق مسی که در مغازه سخت افزار فروشی به چشم میخورد این به طور معمول در حدود 500 دلار در هر فوت مربع هزینه بر می دارد ما در حدود نیم فوت مربع فضا نیاز داریم دو سیم رابط با گیره تمساحی

یک میکرو آمپر حساس که می تواند جریان های بین 10 و 50 میکرو آمپر را بخواند

Radio shack نمایشگر های فاصله سنج های کوچک را به فروش میرساند اما من از یک متر مازاد کوچک با یک سوزن استفاده کردم

اجاق برقی

اجاق گاز آشپزخانه من گازی است بنابر این من یک مشعل کوچک شیشه ای الکتریکی در حدود 25 دلار خریداری کردم مشعل های 700 واتی احتمالا کار نخواهند کرد – مشعل من 1100 وات است بنابراین مشعل از حرارت قرمز رنگ می شود بطری های پلاستیکی بزرگ روشن که می توانید قسمت بالایشان را ببرید من از بطری دو لیتری استفاده کردم ظرف شیشه ای دهانه بزرگ نیز کار خواهد کرد

نمک سفره

ما دو قاشق غذا خوری نمک می خواهیم

شیر آب

کاغذ سمباده و یا برس سیمی برای روی یک مته برقی

قیچی فلزی ورق برای برش ورق مس

چگونه سلول های خورشیدی بسازیم

مشعل من اینگونه بنظر میرسد

 

اولین گام برش یک قطعه ورق مس است که هم اندازه با مشعل روی اجاق گاز است دست های خود را بشوئید به طوری که هر گونه چربی یا روغن روی آنها نباشد سپس ورق مس را با صابون یا پاک کننده های دیگر بشوئید تا هر نوع روغن یا گریس از آن پاک شود

از کاغذ سمباده یا برس سیمی برای تمیز کردن کامل ورق مس به طوری که هر سولفید و یا سایر خوردگی نور از آن حذف شود استفاده کنید بعد ورق مس را روی مشعل قرار دهید و مشعل را در بالا ترین درجه تنظیمات آن گرم کنید

 

 

همانطور که مس شروع به گرم شدن می کند خواهید دید که الگو های اکسداسیون به زیبائی شروع به شکل گیری می کنند رنگ های نارنجی ، بنفش و قرمز سطح مس را می پوشاند

 

 

همانطور که مس داغ تر می شود رنگ ها با یک پوشش سیاه و سفید از مس اکسید جایگزین می شوند این اکسید که ما می خواهیم نیست اما بعدا پوسته پوسته خواهد شد و رنگ قرمز ، پرتقالی ، صورتی و بنفش لایه اکسید مسی زیر نمایان خواهد شد

 

آخرین قطرات رنگ ها ناپدید می شوند و مشعل شروع به قرمز شدن می کند

 

هنگامی که مشعل قرمز درخشان است ورق مس با یک لایه سیاه و سفید اکسید مس پوشیده خواهد شد اجازه دهید برای نیم ساعت پخته شود تا پوشش سیاه ضخیم شود این مهم است چرا که یک پوشش ضخیم به راحتی پوسته پوسته خواهد شد در حالی که یک پوشش نازک به مس خواهد چسبید

 

 

بعد از نیم ساعت پخته شدن مشعل را خاموش کنید بگذارید مس داغ به آرامی سرد شود اگر آن را بیش از حد سریع خنک کنید اکسید سیاه به مس خواهد چسبید

 

 

زمانی که مس سرد شد جمع می شود اکسید سیاه مس نیز جمع می شود اما آنها در اندازه های مختلف جمع می شوند و این امر منجر به پوسته پوسته شدن اکسید سیاه مس می شود

 

 

تکه های کوچک سیاه و سفید مس با چنان نیروئی پرتاب می شوند که چند اینچ به پرواز در می آیند این امر یعنی که به کمی پاکیزگی در اطراف اجاق نیاز خواهید داشت اما تماشای آن سرگرم کننده است

 

وقتی مس به دمای اتاق رسید ( در حدود 20 دقیقه طول می کشد) اکثر اکسید منگنز سیاه از بین رفته است شستشو با دست در زیر آب می تواند بیشتر قطعات کوچک را از بین ببرد

در برابر وسوسه جدا کردن تمام قطعات کوچک با استفاده از مالش سخت یا خم کردن مس نرم مقاومت کنید این کار ممکن است لایه مس اکسیدی نازکی که برای کار سلول خورشیدی نیاز داریم را خراب کند

بقیه مونتاژ بسیار سریع و ساده است یک ورق مس دیگر را در حدود همان اندازه برش می دهیم

هر دو قطعه را به آرامی خم کنید به طوری که آنها در بطری های پلاستیکی و یا شیشه بدون تماس با یکدیگر جا شوند پوشش اکسید مسی که در مواجهه با مشعل است معمولا بهترین طرف برای قرار گرفن به سمت بیرونی شیشه است چرا که دارای سطحی مسطح و تمیز است دو گیره سیم رابط را وصل کنید یکی را به بشقاب مسی جدید و یکی را به بشقاب پوشیده شده با اکسید مس سیم رابط بشقاب مس پاک را به ترمینال مثبت متر متصل کنید سیم رابط بشقاب اکسید مس را به ترمینال منفی متر متصل کنید اینک دو قاشق نمک را در کمی آب گرم حل کنید آب شور را به هم بزنید تا همه نمک حل شود سپس با دقت آب شور را داخل ظرف بریزید مراقب باشید سیم های رابط خیس نشوند آب شور نباید تمام سطح بشقاب ها را بپوشاند شما باید حدود یک اینچ از بالای بشقاب را خالی بگذارید بنابراین می توانید سلول خورشیدی را بدون خیس شدن سیم های رابط حرکت دهید

 

عکس بالا نشان دهنده سلول های خورشیدی من در سایه هنگام عکس گرفتن است

توجه کنید که متر حدود 6 میکرو آمپر جریان را نشان می دهد

سلول خورشیدی یک باتری است حتی در تاریکی و معمولا چند میکرو آمپر را نشان میدهند

 

 

عکس بالا نشان دهنده سلول خورشیدی در آفتاب است

توجه کنید که متر شروع به رسیدن حدود 33 میکرو آمپر کرده است گاهی اوقات به بیش از 50 میکرو آمپر می رسد و سوزن را به سمت راست متمایل می کند چگونه این عمل را انجام میدهید اکسید مسی یک نوع از مواد بنام نیمه هادی است یک نیمه هادی در میان رسانا نقش یک رهبر ارکستر را دارد که در آن برق می تواند آزادانه جریان پیدا کند و عایق که در آن الکترونها محکم به اتم های خود چسبیده اند و نمی توانند آزادانه حرکت کنند در یک نیمه هادی یک شکاف بنام bandgap میان الکترونها وجود دارد که شدیدا متصل به اتم و الکترون است که دورتر از اتم آزادانه می تواند حرکت کند و هدایت الکتریسیته را بر عهده دارد الکترون ها نمی توانند داخلbandgap باقی بمانند یک الکترون می تواند فقط کمی انرژی بدست آورد و از هسته اتم دور شود و به bandgap وارد شود یک الکترون باید انرژی کافی برای حرکت به دور هسته در خارج از bandgap را بدست آورد از همین رو الکترونی که در خارج از bandgap است نمی تواند هیچ انرژی را از دست بدهد و تنها کمی نزدیکتر به هسته قرار می گیرد

این الکترون باید از انرژی کافی برای سقوط از bandgap به داخل منطقه ای که الکترون ها اجازه ورود دارند برخوردار باشد وقتی نور خورشید به الکترونها در اکسید مسی برخورد می کند برخی از الکترونها انرژی کافی از نور خورشید بدست آورده و به bandgap جهش می کنند و برای تبدیل شدن به برق آزاد می شوند الکترون های آزاد در آب شور و سپس در صفحه مسی تمیز وسیم و به سمت متر حرکت می کنند وبه صفحه اکسید مسی بر میگردند همانطور که الکترونها از طریق متر حرکت می کنند آنها کار مورد نیاز برای حرکت سوزن را انجام می دهند هنگامی که یک سایه بر روی سلولهای خورشیدی می افتد الکترون های کمتری از طریق متر حرکت می کنند و سوزن عقب نشینی می کند

نکته ای در مورد توان

سلول 50 میکروآمپر در حدود 0.25 ولت تولید می کند این 0.0000125 وات ( 12.5 میکرووات ) است انتظار نداشته باشید که با این دستگاه بتوانید چراغ را روشن کرده ویا باتری را شارژ کنید این دستگاه می تواند به عنوان یک آشکارساز نور یا نور سنج استفاده شود اما برای تامین منزل شما به هکتار ها مساحت از آن نیاز خواهید داشت

0.0000125 وات ( 12.5 میکرو وات ) برای سلول 0.01 متر مربع و یا 1.25 میلی وات در هر متر مربع است برای روشن کردن یک لامپ 100 وات به 80 متر مربع اکسید مسی برای سمت روشن از طرف آفتاب و 80 متر مربع از مس برای الکترد تاریک نیاز داریم برای راه اندازی اجاق گاز 1000 وات ، 800 متر مربع اکسید مسی و 800 متر مربع مس ساده دیگر و یا 1600 متر مربع همه را با هم نیاز داریم اگر می خواستیم پشت بام یک خانه را با این تجهیزات بسازیم هر خانه 30 متر طول و 30 متر عرض خواهد داشت با فرض اینکه تنها وسیله ای که نیاز به برق دارد گاز خانگی باشد

17222 فوت مربع در 1600 متر مربع وجود دارد اگر هزینه ورق مس 5 دلار در فوت مربع باشد مس به تنهائی 8611000 $usd هزینه خواهد داشت کم کردن ضخامت آن به یک دهم می تواند این قیمت را به 861100 $ تبدیل کند از آنجا که شما به صورت عمده خرید می کنید ممکن است به نیمی از قیمت و یا حدود 430000 $ خریداری کنید اگر شما از پانل های خورشیدی سیلیکون به قیمت 4 دلار در هر وات استفاده کرده اید می توانید اجاق گاز را با هزینه 400000 دلار به کار بیاندازید اما پانل تنها در حدود 10 متر مربع خواهند بود و یا با حدود یک دلار شما می توانید یک اجاق خورشیدی از فویل آلومینیم و مقوا بسازید با حدود 20 دلار شما می توانید یک اجاق خورشیدی آلومینیمی بسیار خوب جلا داده شده سهموی بسازید

 

 

 

یک بار دیگر از thesolarplan.com تشکر می کنیم.Make a solar cell in your kitchen

We found this article on http://www.scitoys.com/scitoys/scitoys/echem/echem2.html

It was super, super, super cool, so we thank them for allowing us to post it at TheSolarPlan.com! This is nifty!

A solar cell is a device for converting energy from the sun into electricity.

The high-efficiency solar cells you can buy at Radio Shack and other stores are made from highly processed silicon, and require huge factories, high temperatures, vacuum equipment, and lots of money.

If we are willing to sacrifice efficiency for the ability to make our own solar cells in the kitchen out of materials from the neighborhood hardware store, we can demonstrate a working solar cell in about an hour.

Our solar cell is made from cuprous oxide instead of silicon. Cuprous oxide is one of the first materials known to display the photoelectric effect, in which light causes electricity toflow in a material.

Thinking about how to explain the photoelectric effect is what led Albert Einstein to the Nobel prize for physics, and to the theory of relativity.

Materials you will need

The solar cell is made from these materials:

A sheet of copper flashing from the hardware store. This normally costs about $5.00 per square foot. We will need about half a square foot.

Two alligator clip leads.

A sensitive micro-ammeter that can read currents between 10 and 50 microamperes. Radio Shack sells small LCD multimeters that will do, but I used a small surplus meter with a needle.

An electric stove. My kitchen stove is gas, so I bought a small one-burner electric hotplate for about $25. The little 700 watt burners probably won't work -- mine is 1100 watts, so the burner gets red hot.

A large clear plastic bottle off of which you can cut the top. I used a 2 liter spring water bottle. A large mouth glass jar will also work.

Table salt. We will want a couple tablespoons of salt.

Tap water.

Sand paper or a wire brush on an electric drill.

Sheet metal shears for cutting the copper sheet.

How to build the solar cell

My burner looks like this:

 

The first step is to cut a piece of the copper sheeting that is about the size of the burner on the stove. Wash your hands so they don't have any grease or oil on them. Then wash the copper sheet with soap or cleanser to get any oil or grease off of it. Use the sandpaper or wire brush to thoroughly clean the copper sheeting, so that any sulphide orother light corrosion is removed.

Next, place the cleaned and dried copper sheet on the burner and turn the burner to its highest setting.

 

As the copper starts to heat up, you will see beautiful oxidation patterns begin to form. Oranges, purples, and reds will cover the copper.

 

As the copper gets hotter, the colors are replaced with a black coating of cupric oxide. This is not the oxide we want, but it will flake off later, showing the reds, oranges, pinks, and purples of the cuprous oxide layer underneath.

 

The last bits of color disappear as the burner starts to glow red.

 

When the burner is glowing red-hot, the sheet of copper will be coated with a black cupric oxide coat. Let it cook for a half an hour, so the black coating will be thick. This is important, since a thick coating will flake off nicely, while a thin coat will stay stuck to the copper.

 

After the half hour of cooking, turn off the burner. Leave the hot copper on the burner to cool slowly. If you cool it too quickly, the black oxide will stay stuck to the copper.

 

As the copper cools, it shrinks. The black cupric oxide also shrinks. But they shrink at different rates, which makes the black cupric oxide flake off.

 

The little black flakes pop off the copper with enough force to make them fly a few inches. This means a little more cleaning effort around the stove, but it is fun to watch.

 

When the copper has cooled to room temperature (this takes about 20 minutes), most of the black oxide will be gone. A light scrubbing with your hands under running water will remove most of the small bits. Resist the temptation to remove all of the black spots by hard scrubbing or by flexing the soft copper. This might damage the delicate red cuprous oxide layer we need to make to solar cell work.

The rest of the assembly is very simple and quick.

Cut another sheet of copper about the same size as the first one. Bend both pieces gently, so they will fit into the plastic bottle or jar without touching one another. The cuprous oxide coating that was facing up on the burner is usually the best side to face outwards in the jar, because it has the smoothest, cleanest surface.

Attach the two alligator clip leads, one to the new copper plate, and one to the cuprous oxide coated plate. Connect the lead from the clean copper plate to the positive terminal of the meter. Connect the lead from the cuprous oxide plate to the negative terminal of the meter.

Now mix a couple tablespoons of salt into some hot tap water. Stir the saltwater until all the salt is dissolved. Then carefully pour the saltwater into the jar, being careful not to get the clip leads wet. The saltwater should not completely cover the plates -- you should leave about an inch of plate above the water, so you can move the solar cell around without getting the clip leads wet.

 

 

 

The photo above shows the solar cell in my shadow as I took the picture. Notice that the meter is reading about 6 microamps of current.

The solar cell is a battery, even in the dark, and will usually show a few microamps of current.

 

The above photo shows the solar cell in the sunshine. Notice that the meter has jumped up to about 33 microamps of current. Sometimes it will go over 50 microamps, swinging the needle all the way over to the right.

How does it do that?

Cuprous oxide is a type of material called a semiconductor. A semiconductor is in between a conductor, where electricity can flow freely, and an insulator, where electrons arebound tightly to their atoms and do not flow freely.

In a semiconductor, there is a gap, called a bandgap between the electrons that are bound tightly to the atom, and the electrons that are farther from the atom, which can move freely and conduct electricity.

Electrons cannot stay inside the bandgap. An electron cannot gain just a little bit of energy and move away from the atom's nucleus into the bandgap. An electron must gain enough energy to move farther away from the nucleus, outside of the bandgap.

Similarly, an electron outside the bandgap cannot lose a little bit of energy and fall just a little bit closer to the nucleus. It must lose enough energy to fall past the bandgap into the area where electrons are allowed.

When sunlight hits the electrons in the cuprous oxide, some of the electrons gain enough energy from the sunlight to jump past the bandgap and become free to conduct electricity.

The free electrons move into the saltwater, then into the clean copper plate, into the wire, through the meter, and back to the cuprous oxide plate.

As the electrons move through the meter, they perform the work needed to move the needle. When a shadow falls on the solar cell, fewer electrons move through the meter, and the needle dips back down.

A note about power

The cell produces 50 microamps at 0.25 volts.

This is 0.0000125 watts (12.5 microwatts).

Don't expect to light light bulbs or charge batteries with this device. It can be used as a light detector or light meter, but it would take acres of them to power your house.

The 0.0000125 watts (12.5 microwatts) is for a 0.01 square meter cell, or 1.25 milliwatts per square meter. To light a 100 watt light bulb, it would take 80 square meters of cuprous oxide for the sunlit side, and 80 square meters of copper for the dark electrode. To run a 1,000 watt stove, you would need 800 square meters of cuprous oxide, and another 800 square meters of plain copper, or 1,600 square meters all together. If this were to form the roof of a home, each home would be 30 meters long and 30 meters wide, assuming all they needed electricity for was one stove.

There are 17,222 square feet in 1,600 square meters. If copper sheeting costs $5 per square foot, the copper alone would cost $86,110.00 USD. Making it one tenth the thickness can bring this down to $8,611.00. Since you are buying in bulk, you might get it for half that, or about $4,300.00.

If you used silicon solar panels costing $4 per watt, you could run the same stove for $4,000.00. But the panels would only be about 10 square meters.

Or, for about a dollar, you can build a solar stove out of aluminum foil and cardboard. For about $20, you can build a very nice polished aluminum parabolic solar cooker.

Once again, TheSolarPlan.com thanks http://www.scitoys.com/scitoys/scitoys/echem/echem2.html for sharing this article with us!

 

 

تهیه و ترجمه مقاله :

غلامرضا نیکخواه

 

www.azenasanatparsian.com

کلیه حقوق متعلق به شرکت آزنا صنعت پارسیان می باشد. کپی برداری از مطالب سایت بلامانع است. 
Copyright (c) 2010, Azena Webmaster Group. All rights reserved.