Päikesepatareide värvimine on lõbus viis näha, kuidas looduslikke pigmente saab kasutada päikeseenergia hõivamiseks ja elektri tootmiseks. Kasutades titaanoksiidi, grafiidist saadud süsinikku ja marjamahlast valmistatud looduslikku värvainet, näete väga väikeses skaalas, kuidas päikesepaneelid töötavad. Pidage meeles, et kaubanduslikud päikesepaneelid kasutavad päikesepatareide jaoks räni, nii et selles katses valmistatavad paneelid ei ole samad, mis kaubandusliku kvaliteediga elemendid. Need omatehtud päikesepatareid on mõeldud lihtsalt näitama, kuidas päikesepatarei saab päikeseenergiat elektriks muuta. Saate seda katset teha klassiruumis või isegi kodus oma köögis!
1
Purusta uhmri ja nuia abil 3-4 murakat või vaarikat. Asetage marjad uhmri kaussi. Pekske neid tugevalt nuiaga, kuni need muutuvad ühtlaseks pastaks, millest saab teie värvaine. Kui teil pole uhmrit ja nuia, võite marjad lusika või kahvli abil purustada väikeses kausis või tassis. kasutage selleks kas külmutatud või värskeid marju. Kui kasutate külmutatud marju, laske neil enne üles sulada, nii on neid lihtsam purustada.
2
Segage marjad Petri tassis 1 USA spl (15 ml) destilleeritud veega. Viige marjapasta Petri tassi ja valage sinna umbes 1 USA spl (15 ml) destilleeritud vett. Segage segu klaaspulga või muu sarnase riistaga. Kui teil pole Petri tassi, võite kasutada sarnast puhast klaas- või plastnõu. Vesi aitab muuta marjapasta vedelaks värvaineks, mis imbub sisse. lihtsamalt.
3
Asetage titaanoksiidiga kaetud klaasklaas 10 minutiks värvi sisse, esikülg allapoole. Slaidi valge pool on titaanoksiidi kattega pool. Asetage alusklaas, kaetud pool allapoole marjavärviga täidetud Petri tassi ja laske sellel umbes 10 minutit liguneda. Titaanoksiidiga kaetud slaidid on tuntud ka kui ITO-kattega (indium-tina-oksiidiga kaetud) või FTO-kattega. (fluoriidiga legeeritud tinaoksiidiga kaetud) slaidid. Neil on veidi erinev kattekiht, kuid need on mõlemad elektrit juhtivad klaasslaidid ja sobivad selle katse jaoks võrdselt hästi. Klaasplaate saate osta Internetist. 25-st koosnev komplekt maksab alla 40 USD. Mõnel slaidil on läbipaistev kate. Sel juhul on külg, mis tundub karedamana, see külg, mis peaks jääma esiküljega allapoole.
4
Võtke alusklaas pintsettidega üles ja loputage seda destilleeritud vee ja etanooliga. Haarake slaidi pintsettide abil ettevaatlikult nurgast ja tõstke see Petri tassist välja. Valage destilleeritud vett ettevaatlikult slaidile, et loputada liigne värvaine, seejärel korrake seda põhjalikult etanoolalkoholiga. Titaanoksiidkate peab olema täielikult värvitud sügavalt punakaslillaks. Kui näete ikka veel valget katet, asetage slaid veel 10 minutiks marjavärviga kaetud küljega allapoole.
5
Kuivatage slaid õrnalt puhta salvrätikuga kuivatades. Tupsutage slaidi õrnalt puhta salvrätikuga, et imada endasse destilleeritud vee ja etanoolalkoholiga loputamisest järele jäänud liigne niiskus. Pange see kõrvale ja liikuge katse järgmise osa juurde. See värvitud slaid on teie titaanikelektrood ja moodustab poole teie päikesepatareist.
6
Juhtiva külje leidmiseks tunnetage küünega klaasi mõlemat külge. Kraapige õrnalt küünega juhtiva klaasslaidi mõlemat külge ja katsuge karedust. Karedamana tunduv külg on juhtiv külg.Pange tähele, et see on teine puhas slaid, mis erineb katse esimeses osas värvitud slaidist. Juhtiv pool on mõnikord tähistatud ka märgiga “+— või võib olla valget värvi. Juhtiva külje leidmiseks saate katsetada ka multimeetriga slaidi. Seadke multimeeter mõõtma oomides ja asetage mõlemad juhtmed vastu klaasi ühte külge. Korrake seda teise külje puhul. Mõõtva külje puhul 0 oomile lähim on juhtiv pool.Selleks võite kasutada kas ITO-kattega, FTO-kattega või TCO-kattega (läbipaistva juhtiva oksiidiga kaetud) juhtivat klaasklaasi.
7
Katke 4 mm slaidi juhtivast küljest 1 servast teibiga. Asetage klaasklaas ettevaatlikult enda ette tasasele pinnale, juhtiv pool ülespoole. Kleepige tükk teipi üle ühe slaidi serva, nii et see kataks ainult umbes 4 mm slaidist. See ei lase teil seda osa süsinikuga katta. Võite kasutada slaidist pikemat teibitükki ja kleepida ülejäägi enda ees olevale pinnale, et slaidi stabiliseerida. Selleks sobib igasugune kergesti eemaldatav teip. Kasutage lihtsalt seda, mis teil on käepärast!
8
Hõõruge slaidi juhtivat pinda grafiitpliiatsiga, et see katta. Pöörake teritatud grafiitpliiatsit küljele, et paljastada juhtme suurim pindala. Hõõruge grafiiti edasi-tagasi üle kogu klaasklaasi juhtiva külje, et katta see grafiidist pärineva ühtlase süsinikukihiga. Grafiit on süsiniku vorm ja toimib katalüsaatorina, mis hõlbustab teie päikesepatareis toimuvaid keemilisi reaktsioone.
9
Eemaldage lint ilma slaidi grafiidiga kaetud pinda puudutamata. Eemaldage lint ettevaatlikult ja visake see ära. Olge ettevaatlik, et te ei puudutaks äsja grafiidiga kaetud slaidi pinda, sest see hõõrdub kergesti maha. See süsinikuga kaetud klaasklaas on teie vastuelektrood ja moodustab teie elektroodi teise poole.
10
Pigista 1-2 tilka jodiidelektrolüüdi lahust värvitud klaasklaasile. Asetage värvitud klaasist slaid õrnalt enda ette, plekiline pool üleval. Pigistage pipetiga värvitud kattele 1-2 tilka jodiidelektrolüüdi lahust. Kui objektiklaasi servade lähedal, kus pole värvitud katet, on liigne lahus, pühkige see puhta salvrätikuga ära. Võite osta pudel jodiidelektrolüüdi lahust Internetis umbes 30 USD või vähema hinnaga.
11
Nihutage süsinikkattega alusklaas, grafiidiga pool allapoole, värvitud slaidi peale. Tõstke grafiidiga kaetud slaidi ettevaatlikult külgedest, ilma süsinikkatet puudutamata. Pöörake see värvitud slaidi peale ja nihutage seda nii, et riba, mida te grafiidiga ei katnud, on ühel küljel paljastatud ja värvitud slaidi vastasküljel on selge riba. Need 2 juhtivat külge näost näkku kokku surutud slaidid moodustavad teie päikesepatarei sisemuse.
12
Kinnitage slaidid kahest katmata servast sideklambrite abil kokku. Iga slaidi avatud serv on koht, kus testite päikesepatarei, nii et ärge asetage klambreid siia. Kleepige slaidid ettevaatlikult kokku kahel teisel küljel, kus plaadid on üksteise külge kinnitatud ilma katmata servadeta. See on teie valmis päikesepatarei. See töötab seni, kuni elektrolüüdilahus aurustub, siis saate slaidid lahti võtta ja lisada rohkem lahust või lihtsalt pigistada rohkem lahust ühele servale ja lasta sellel sisse imbuda.
13
Kinnitage multimeetri negatiivne juhe värvitud slaidi avatud serva külge. Negatiivne juhe on must kaabel ja sellel on märk “-â€. Pigistage alligaatori klamber selle juhtme otsas lahti ja kinnitage see päikesepatarei värvitud slaidi avatud serva külge. milline liugklaas on värvitud liug, kuna näete punakaslillat toonitud katet läbi läbipaistva väliskülje. Saate osta alligaatori klambrijuhtmetega lihtsa multimeetri veebist umbes 12 USD eest.
14
Asetage multimeetri positiivne juhe süsinikslaidi avatud servale. Positiivne juhe on punane kaabel ja sellel on märk “+”. Avage sellel juhtmel olev alligaatori klamber ja kleepige see päikesepatarei grafiidiga kaetud juhtiva liuguri avatud serva külge. milline liugklaas on grafiidiga kaetud slaid, kuna see näeb läbi päikesepatarei selle külje vaadates hallikas välja.
15
Mõõtke päikesepatarei pinget täieliku päikesevalguse all. Seadke oma multimeeter mõõtma voltides ja asetage päikesepatarei täis päikesevalgusesse. Lugege multimeetril olevat numbrit, et näha, mitu volti teie päikesepatarei elektrit toodab. Alternatiivina loomulikule päikesevalgusele võite kasutada hõõglampi või halogeenlampi. Elektrienergia väljund sõltub valgusallika tugevusest, kuid seda tüüpi omatehtud päikesepatareid toodavad tavaliselt umbes 0,4–0,6 volti elektrit.