المحتوى

• خطوات
• نصائح
• تحذيرات
• المواد اللازمة

تقوم الخلايا الشمسية بتحويل طاقة الشمس إلى كهرباء ، على غرار الطريقة التي تؤدي بها النباتات هذا التحويل الذي ينتج عنه الغذاء ، من خلال عملية التمثيل الضوئي. تعمل الخلايا الشمسية باستخدام طاقة الشمس للسماح للإلكترونات في مواد أشباه الموصلات بالانتقال من مدارات قريبة من نواة الذرات إلى مدارات أعلى ، حيث يمكنها توصيل الكهرباء. تستخدم الخلايا الشمسية التجارية السيليكون كأشباه موصلات ، ولكن هنا سوف نعلمك كيفية صنعها بمواد يسهل الوصول إليها. انظر بنفسك كيف يعمل كل شيء.

خطوات

جزء 1 من 3: طلاء الألواح الزجاجية

1. 

   قم بشراء لوحين زجاجيين من نفس الحجم. تعتبر اللوحات من نفس الحجم ، والمستخدمة كشرائح مجهرية ، مثالية.

2. 

   
   
   نظف كلا السطحين من الألواح بالكحول. بمجرد أن تصبح نظيفة ، تعامل معها فقط من الحواف.

3. 

   اختبر كلا جانبي الألواح من أجل التوصيل. افعل ذلك عن طريق لمس الأسطح بإبر جهاز القياس المتعدد. بمجرد تحديد الجانب الأكثر توصيلًا ، ضعهما جنبًا إلى جنب ، وصفيحة مع الجانب الموصل لأعلى ولوحة أخرى مع الجانب الموصل لأسفل.

4. 

   
   
   ضع شريطًا شفافًا على الشفرات. هذا سيبقيهم في مكانهم للخطوة التالية.
   • ضع الشريط على طول المحور الطولي للألواح لتتداخل بمقدار 1 مم بعد الحواف.
   • ضع الشريط على طول الجزء الخارجي من 4 إلى 5 مم على الجانب الموصل للوحة.

5. 

   ضع محلول ثاني أكسيد التيتانيوم على الأطباق. ضع قطرتين على اللوحة مع توجيه الجانب الموصّل لأعلى ، ووزعهما بالتساوي على السطح. اسمح لثاني أكسيد التيتانيوم بتغطية اللوح مع توجيه الجانب الموصّل لأسفل.
   • قبل تطبيق محلول ثاني أكسيد التيتانيوم ، قد يكون من المفيد طلاء الألواح بأكسيد القصدير.

6. 

   
   
   قم بإزالة الشريط وفصل الألواح. الآن ، سوف تعاملهم بشكل مختلف.
   • ضع اللوح مع الجانب الموصل لأعلى على لوحة كهربائية طوال الليل لتحميص ثاني أكسيد التيتانيوم على السطح.
   • نظف ثاني أكسيد التيتانيوم من اللوح مع توجيه الجانب الموصل لأسفل وضعه في مكان لا يتراكم فيه الغبار.

7. 

   تحضير طبق ضحل بالطلاء. يمكن صنعه من عصير التوت أو التوت الأسود أو الرمان أو عن طريق صنع الشاي من بتلات الكركديه الحمراء.

8. 

   اغمر الصفيحة المطلية بثاني أكسيد التيتانيوم في الطلاء ، وجانبها المطلي لأسفل ، لمدة 10 دقائق.

9. 

   نظف الطبق الآخر بالكحول. افعل ذلك بينما تنقع الصفيحة المطلية بثاني أكسيد التيتانيوم بالمحلول.

10. 

    أعد اختبار اللوحة النظيفة للعثور على جانبها الموصل. ضع علامة على غير الموصل بعلامة موجبة (+).

11. 

    ضع طبقة رقيقة من الكربون على الجانب الموصل للوحة النظيفة. يمكنك القيام بذلك عن طريق تمرير قلم رصاص أو مادة تشحيم أساسها الجرافيت وتغطية السطح بالكامل.

12. 

    قم بإزالة اللوح المطلي بثاني أكسيد التيتانيوم من الطلاء. اغسله مرتين ، أولاً بالماء منزوع الأيونات ثم بالكحول. جففه بعناية قبل مسحه بمنديل نظيف.

جزء 2 من 3: تجميع الخلايا الشمسية

1. 

   ضع اللوح المطلي بالكربون فوق صفيحة ثاني أكسيد التيتانيوم لتلمس كلا الطبقتين. يجب أن تكون الألواح بعيدة عن المحور قليلاً ، حوالي 5 مم. استخدم مشابك الربط على الحواف لإبقائها في مكانها.

2. 

   ضع قطرتين من محلول يوديد الكالسيوم على الطبقة المكشوفة. اسمح للمحلول بالانتشار فوق الطلاء لتغطيته بالكامل. قد تفضل فتح المشابك ورفع إحدى اللوحات برفق ، مما يسمح للحل بالانتشار على السطح بالكامل.
   • سيسمح محلول يوديد الكالسيوم للإلكترونات بالتدفق من الصفيحة المطلية بثاني أكسيد التيتانيوم نحو الصفيحة المطلية بالكربون عندما تتعرض الخلية لمصدر ضوئي. يسمى هذا الحل "بالكهرباء".

3. 

   نظف المحلول الزائد من الأجزاء المكشوفة للألواح.

جزء 3 من 3: تفعيل واختبار الخلايا الشمسية

1. 

   إرفاق مقطع التمساح إلى المقاطع المطلية المكشوفة على جانبي الخلية الشمسية.

2. 

   قم بتوصيل السلك الأسود من جهاز القياس المتعدد بالمشابك المتصل بطبقة ثاني أكسيد التيتانيوم المكشوفة. هذه اللوحة هي القطب السالب للخلية ، أو الكاثود.

3. 

   قم بتوصيل السلك الأحمر للمقياس المتعدد بالمشابك المتصل بغطاء الكربون المكشوف. هذه اللوحة هي القطب الموجب للخلية أو الأنود (في الخطوة السابقة ، قمت بتمييزه بعلامة موجبة ، على الجانب غير الموصّل).

4. 

   ضع الخلية الشمسية بالقرب من مصدر الضوء ، بحيث يكون القطب السالب مواجهًا لك. في الفصل الدراسي ، يمكن القيام بذلك عن طريق وضع الخلية أعلى عدسة جهاز العرض. في المنزل ، يمكن استبدال مصدر الضوء ، مثل المصباح أو الشمس نفسها.

5. 

   قم بقياس التيار والجهد الناتج عن الخلية الشمسية باستخدام جهاز القياس المتعدد. افعل ذلك قبل وبعد تعرض الخلية للضوء.

نصائح

• يمكنك أيضًا صنع خلية شمسية باستخدام صفيحتين صغيرتين من النحاس المصقول ووضع واحدة منهما على اللوح الكهربائي لمدة نصف ساعة حتى يغمق النحاس. اتركه ليبرد وأزل طلاء أكسيد النحاس ، تاركًا الطبقة الحمراء أدناه لتعمل بمثابة أشباه الموصلات. لن تحتاج إلى تغطية الصفيحة النحاسية بأي شيء ، وسوف تستخدم محلول ملحي كإلكتروليت.

تحذيرات

• ولا تنتج الخلايا الشمسية شبه الموصلة الموجودة على لوح زجاجي مطلي أو رقائق نحاسية الكثير من الطاقة من تلقاء نفسها. يستخدم السيليكون في أشباه الموصلات لأنه أكثر كفاءة من كلتا المادتين المستخدمتين في هذه المقالة ؛ ومع ذلك ، يتم تركيب الخلايا الشمسية السيليكونية الفردية على الألواح الشمسية.

المواد اللازمة

• ألواح زجاجية (مثل شرائح المجهر) ؛
• الكحول (الإيثانول ، موصى به) ؛
• الماء منزوع الأيونات؛
• الفولتميتر / المتعدد ؛
• شريط شفاف
• طبق بتري أو طبق آخر ضحل ؛
• لوحة كهربائية (1100 واط ، إن أمكن) ؛
• محلول ثاني أكسيد التيتانيوم (اختياري) ؛
• قلم رصاص مع عصا تشحيم الجرافيت أو الكربون ؛
• محلول يوديد الكالسيوم
• مقاطع الموثق
• مقاطع التمساح.