Sisältö

• Askeleet
• Vinkkejä
• Varoitukset
• Tarvittavat materiaalit

Aurinkokennot muuntavat auringon energian sähköksi, samalla tavalla kuin kasvit suorittavat tämän muunnoksen, joka johtaa ruokaan, fotosynteesin avulla. Aurinkokennot toimivat käyttämällä aurinkoenergiaa antaakseen puolijohdemateriaaleissa olevien elektronien liikkua lähellä atomien ytimen kiertoradoilta korkeammille kiertoradoille, joissa ne voivat johtaa sähköä. Kaupalliset aurinkokennot käyttävät piitä puolijohtimena, mutta tässä opetamme sinulle, miten ne voidaan luoda helpommin käytettävissä olevilla materiaaleilla. Katso itse, miten kaikki toimii.

Askeleet

Osa 1/3: Lasilevyjen päällystäminen

1. 

   Osta kaksi samankokoista lasilevyä. Mikroskooppilasina käytettävät samankokoiset levyt ovat ihanteellisia.

2. 

   
   
   Puhdista levyjen molemmat pinnat alkoholilla. Kun ne ovat puhtaat, käsittele niitä vain reunoista.

3. 

   Testaa levyjen molemmat puolet johtokyvyn suhteen. Tee tämä koskettamalla pintoja yleismittarin neuloilla. Kun olet selvittänyt, mikä puoli on johtavin, aseta ne vierekkäin, levy johtavalla puolella ylöspäin ja toinen levy johtavalla puolella alaspäin.

4. 

   
   
   Levitä teriin kirkas teippi. Tämä pitää heidät paikallaan seuraavaa vaihetta varten.
   • Aseta teippi levyjen pitkittäisakselia pitkin limittymään 1 mm reunojen jälkeen.
   • Aseta teippi levyn johtavalle puolelle 4-5 mm: n päähän.

5. 

   Levitä levyille titaanidioksidiliuosta. Aseta kaksi tippaa levylle johtava puoli ylöspäin levittäen ne tasaisesti pinnan yli. Anna titaanidioksidin peittää levy johtavalla puolella alaspäin.
   • Ennen titaanidioksidiliuoksen levittämistä voi olla hyödyllistä levittää levyt tinaoksidilla.

6. 

   
   
   Poista teippi ja erota levyt. Nyt kohdellaan heitä molempia eri tavalla.
   • Aseta levy johtavalla puolella ylöspäin sähkölevylle yön yli paistaaksesi titaanidioksidin pinnalle.
   • Puhdista titaanidioksidi levystä johtava puoli alaspäin ja aseta se paikkaan, johon se ei kerää pölyä.

7. 

   Valmista matala astia maalilla. Se voidaan valmistaa vadelma-, karhunvatukka- tai granaattiomenamehulla tai tekemällä teetä punaisista hibiscus-terälehdistä.

8. 

   Upota titaanidioksidilla päällystetty levy maaliin, päällystetty puoli alaspäin, 10 minuutiksi.

9. 

   Puhdista toinen levy alkoholilla. Tee tämä samalla kun titaanidioksidilla päällystetty levy on kastettu liuoksen kanssa.

10. 

    Testaa puhdas levy uudelleen johtavan puolen löytämiseksi. Merkitse johdin positiivisella merkillä (+).

11. 

    Levitä ohut hiilipinnoite puhtaan levyn johtavaan puoleen. Voit tehdä tämän ohittamalla lyijykynän tai grafiittipohjaisen voiteluaineen ja peittämällä koko pinnan.

12. 

    Poista titaanidioksidilla päällystetty levy maalista. Pese se kahdesti, ensin deionisoidulla vedellä ja sitten alkoholilla. Kuivaa se huolellisesti ennen pyyhkimistä puhtaalla liinalla.

Osa 2/3: Aurinkokennon kokoaminen

1. 

   Aseta hiilipäällysteinen levy titaanidioksidilevyn päälle koskettamaan molempia pinnoitteita. Levyjen tulisi olla hiukan akselin ulkopuolella, noin 5 mm. Pidä reunat sidontakiinnikkeillä niiden pitämiseksi paikallaan.

2. 

   Lisää 2 tippaa kalsiumjodidiliuosta paljaalle pinnoitteelle. Anna liuoksen levitä pinnoitteen päälle peittämään se kokonaan. Voit mieluummin avata kiinnittimet ja nostaa yhtä levyistä varovasti, jolloin liuos leviää koko pinnalle.
   • Kalsiumjodidiliuos antaa elektronien virrata titaanidioksidilla päällystetystä levystä kohti hiilipäällystettyä levyä, kun kenno altistetaan valonlähteelle. Tällaista ratkaisua kutsutaan "elektrolyyttiseksi".

3. 

   Puhdista ylimääräinen liuos levyjen paljaista osista.

Osa 3/3: Aurinkokennon aktivointi ja testaus

1. 

   Kiinnitä alligaattorin pidike paljaisiin päällystettyihin osiin aurinkokennon molemmille puolille.

2. 

   Liitä yleismittarin musta johdin kiinnittimeen, joka on kytketty paljaaseen titaanidioksidipinnoitteeseen. Tämä levy on kennon negatiivinen elektrodi tai katodi.

3. 

   Liitä yleismittarin punainen johdin kiinnittimeen, joka on kiinnitetty paljaaseen hiilikuoreen. Tämä levy on kennon tai anodin positiivinen elektrodi (edellisessä vaiheessa merkitsit sen positiivisella merkillä johtamattomalla puolella).

4. 

   Aseta aurinkokenno lähelle valonlähdettä negatiivinen elektrodi itseäsi kohti. Luokassa tämä voidaan tehdä asettamalla kenno projektorin linssin päälle. Kotona valonlähde, kuten lamppu tai itse aurinko, voidaan vaihtaa.

5. 

   Mittaa aurinkokennon tuottama virta ja jännite yleismittarilla. Tee tämä ennen kuin solu on alttiina valolle.

Vinkkejä

• Voit myös valmistaa aurinkokennon käyttämällä kahta pientä kiillotettua kuparilevyä ja asettamalla yhden niistä sähkölevylle puoleksi tunniksi, kunnes kupari tummenee. Anna sen jäähtyä ja poista kuparioksidipäällyste, jättäen alla olevan punaisen pinnoitteen toimimaan puolijohteena. Sinun ei tarvitse peittää kuparilevyä millään, ja käytät suolaliuosta elektrolyyttinä.

Varoitukset

• Pinnoitetun lasilevyn tai kuparikalvon puolijohteiset aurinkokennot eivät myöskään tuota paljon energiaa yksinään. Silikonia käytetään puolijohteissa, koska se on tehokkaampaa kuin molemmat tässä artikkelissa käytetyt materiaalit; yksittäiset silikoni-aurinkokennot on kuitenkin asennettu aurinkopaneeleihin.

Tarvittavat materiaalit

• Lasilevyt (kuten mikroskooppilasit);
• Alkoholi (etanoli, suositeltava);
• Deionisoitu vesi;
• Jännitemittari / yleismittari;
• Läpinäkyvä nauha;
• Petrimalja tai muu matala astia;
• Sähkölevy (1100 wattia, jos mahdollista);
• Titaanidioksidiliuos (valinnainen);
• Lyijykynä grafiitti- tai hiilivoitelussa;
• Kalsiumjodidiliuos;
• Sideaine leikkeet;
• Alligaattorin leikkeet.