איך מייצרים תאים סולאריים?

תאים סולריים מסחריים משתמשים בסיליקון כמוליך למחצה, אך הנה דרך ליצור תא סולארי עם חומרים נגישים יותר כדי לראות בעצמכם כיצד הוא עובד.

תאי שמש ממירים את אנרגיית השמש לחשמל, בדומה לאופן שבו צמחים ממירים את אנרגיית השמש למזון באמצעות פוטוסינתזה. תאי השמש פועלים באמצעות אנרגיית השמש כדי לאפשר לאלקטרונים בחומרים מוליכים למחצה לנוע ממסלולים הקרובים לגרעיני האטומים שלהם למסלולים גבוהים יותר בהם הם יכולים להוביל חשמל. תאים סולריים מסחריים משתמשים בסיליקון כמוליך למחצה, אך הנה דרך ליצור תא סולארי עם חומרים נגישים יותר כדי לראות בעצמכם כיצד הוא עובד.

חלק 1 מתוך 3: ציפוי לוחות הזכוכית

1

השג 2 צלחות זכוכית בגודל שווה. צלחות בגודל המשמשות כיסויים לשקופיות מיקרוסקופ יהיו אידיאליות.
2

נקו את שני משטחי הצלחות באלכוהול. לאחר ניקוי הצלחות, התמודד איתן רק בקצוות.
3

בדוק את מוליכות המוליכות על פני הצלחות. עשו זאת על ידי נגיעה במשטחים בעזרת ההובלות ממולטימטר. לאחר שקבעת איזה צד של כל צלחת הוא הצד המוליך, הניח אותם זה לצד זה, צלחת אחת מוליכה כלפי מעלה והשנייה מוליכה כלפי מטה.
4
מרחו סרט שקוף על הצלחות. זה יחזיק את הצלחות לשלב הבא.
- הנח את הקלטת לאורך אחד הצדדים הארוכים של הצלחות כדי לחפוף מילימטר 1 (1,40 ס"מ) מהקצוות.
- הניחו סרט על גבי 4 עד 5 מילימטרים (0,50 ס"מ) החיצוניים של הצלחת המוליכה כלפי מעלה.
5
החל פיתרון של דו תחמוצת טיטניום על הצלחות. שים 2 טיפות בצלחת המוליכה כלפי מעלה ואז מורח אותה באופן שווה על פני הצלחת. אפשר לדו-תחמוצת הטיטניום לכסות את הצלחת המוליכה מצד לצד.
- לפני שמורחים את תמיסת הטיטניום הדו-חמצני, כדאי קודם לכן לצפות את הצלחות בתחמוצת פח.
6
הסר את הסרט והפריד בין הצלחות. עכשיו תתייחסו אחרת ל -2 הצלחות.
- מניחים את הלוח המוליך-צד למעלה על פלטה חשמלית למשך הלילה לאפיית דו תחמוצת הטיטניום על הצלחת.
- נקה את טיטניום דו חמצני מהצלחת המוליכה כלפי מטה והנח אותה במקום שהיא לא תאסוף לכלוך.
7

הכן צלחת רדודה מלאה בצבע. את הצבע ניתן להכין ממיץ פטל, אוכמניות או רימונים או על ידי בישול תה מעלי כותרת אדומים של היביסקוס.
8

הספיגו את הלוח המצופה טיטניום דו-חמצני, מצופה כלפי מטה, בצבע למשך 10 דקות.
9

נקו את הצלחת השנייה באלכוהול. עשו זאת בזמן שהצלחת המצופה טיטניום דו חמצני ספוגה.
10

בדוק מחדש את הצלחת הניקויה כדי למצוא את הצד המוליך שלה. סמן את הצד שלא מתנהל עם סימן פלוס (+).
11

החל ציפוי פחמן דק על הצד המוליך של הצלחת הניקוי. אתה יכול לעשות זאת על ידי מעבר על הצד המוליך עם עיפרון או על ידי מריחת חומר סיכה גרפיט. מכסים את כל המשטח.
12

הוציאו את הצלחת המצופה טיטניום דו-חמצני מהצבע. שטפו אותו פעמיים, תחילה עם מים ללא יינון ואז עם אלכוהול. כתם יבש לאחר שטיפה עם רקמה נקייה.

חלק 2 מתוך 3: הרכבת התא הסולארי

1

מניחים את הצלחת המצופה פחמן על גבי לוח הטיטניום הדו-חמצני כך שהציפויים ייגעו. יש לקזז מעט את הלוחות, בערך 5 מילימטרים (0,50 ס"מ). השתמש בקליפי קלסר בקצוות הארוכים כדי להחזיקם במקומם.
2
החל 2 טיפות של תמיסת יוד על הציפוי החשוף. תן לתמיסה לספוג את ציפויי הצלחות כך שהם מכוסים לחלוטין. ייתכן שתרצה לפתוח את מהדקי הקלסר ולהרים בעדינות אחת מהלוחות כלפי מעלה כדי לאפשר לפיתרון להתפשט על פני השטח כולו.
- תמיסת היוד תאפשר לאלקטרונים לזרום מהצלחת המצופה טיטניום דו חמצני לצלחת המצופה פחמן כאשר התא נחשף למקור אור. פתרון כזה נקרא אלקטרוליט.
3

נגבו עודף תמיסה מהחלקים החשופים של הצלחות.

לא צלחת הזכוכית המצופה ולא תאי השמש המוליכים למחצה מסדיני נחושת מייצרים כמות גדולה של כוח בכוחות עצמם.

חלק 3 מתוך 3: הפעלה ובדיקה של התא הסולארי

1

צרף קליפ תנין לחלקים המצופים החשופים משני צידי התא הסולארי.
2

חבר את החוט השחור של המולטימטר לקליפ המחובר לציפוי הטיטניום הדו-חמצני החשוף. לוח זה הוא האלקטרודה השלילית, או הקתודה השלילית.
3

חבר את החוט האדום של המולטימטר לקליפ המחובר לציפוי הפחמן החשוף. הלוח הזה הוא האלקטרודה החיובית או האנודה של התא הסולארי. (בשלב קודם סימנת אותו בסימן פלוס בצד הלא מוליך).
4

מקם את התא הסולארי ליד מקור אור, כאשר האלקטרודה השלילית פונה למקור. In a בכיתה בבית ספר, זה יכול להיעשות על ידי נחת התא על גבי העדשה של במטול. בסביבה ביתית, ניתן להחליף מקור אור אחר, כמו זרקור או השמש עצמה.
5

מדוד את הזרם והמתח שנוצר על ידי התא הסולארי באמצעות המולטימטר. עשו זאת לפני והתא שנחשף לאור וגם אחריו.

משתמשים בסיליקון במוליכים למחצה מכיוון שהוא יעיל יותר מכל אחד מהחומרים המשמשים במאמר זה; עם זאת, תאי שמש סיליקון בודדים מורכבים לפאנלים סולאריים.

טיפים

אתה יכול גם ליצור תא סולארי באמצעות 2 יריעות קטנות של נחושת מוברשת והנחת אחת מהן על הפלטה למשך חצי שעה עד שהנחושת משחירה. תן לזה להתקרר ולהסיר את ציפוי תחמוצת הקופרית השחורה, אך השאר את ציפוי התחמוצת האדומה האדומה מתחתיו כדי לשמש כמוליך למחצה שלך. לא תצטרך לצפות את יריעת הנחושת בשום דבר ותשתמש בתמיסת מי מלח כאלקטרוליט שלך.

אזהרות

גם צלחת הזכוכית המצופית ולא תאים סולריים הגיליון נחושת המוליכים למחצה לייצר כמות גדולה של חשמל על ידי עצמם. משתמשים בסיליקון במוליכים למחצה מכיוון שהוא יעיל יותר מכל אחד מהחומרים המשמשים במאמר זה; עם זאת, תאי שמש סיליקון בודדים מורכבים לפאנלים סולאריים.

דברים שתזדקק להם

לוחות זכוכית (כגון מכסה שקופיות מיקרוסקופ)
אלכוהול (מומלץ אתנול)
מים מזוקקים
מד מתח / מולטימטר
סרט שקוף
צלחת פטרי או מנה רדודה אחרת
פלטה חשמלית (1100 וואט, אם אפשר)
תמיסת טיטניום דו חמצני
תמיסת תחמוצת פח (אופציונלי)
עפרון גרפיט מפחמן או מקל סיכה
פתרון יוד
מהדק נייר
תופסני תנין

קרא גם: איך מודדים מרחק במפות גוגל?