Как сделать солнечные батареи из компакт дисков

Обновлено: 04.07.2024

Солнечная батарея - устройство для преобразования энергии солнца в электричество. Высокая производительность солнечных батарей, которые Вы можете купить в Radio Shack и других магазинах, сделаны из специально обработанного кремния и требуют огромных фабрик, высоких температур, особой чистки и большого количества денег.

Если мы желаем пожертвовать эффективностью за способность сделать наши собственные солнечные батареи в кухне из материалов из хозяйственного магазина, мы можем продемонстрировать рабочую солнечную батарею приблизительно через час.

Наша солнечная батарея сделана из оксида меди вместо кремния. Окись меди - один из первых материалов, в котором учёные открыли фотоэлектрический эффект, в котором свет заставляет электричество течь в материале.

Мысли о том, как объяснить фотоэлектрический эффект состоит в том, что привело Альберта Эйнштейна к Нобелевской премии по физике и к теории относительности.

1. Лист меди из хозяйственного магазина. Он обычно стоит приблизительно 150 руб. за 0.9 квадратного метра.Нам нужно примерно 45кв.см.

3. Чувствительный микроамперметр, который может измерить промежутки между 10 и 50 микроамперами. Radio Shack продает маленькие мультиметры с ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМ МОНИТОРОМ.Но можно использовать и обычный.

4. Электрическая печь. Моя кухонная печь - газовая, поэтому я купил маленькую электрическую плитку с одной спиралью приблизительно за 750 руб.Небольшие горелки на 700 ватт вероятно не будут работать - нужно не меньше 1100 ватт, чтобы горелка становилась красной.

5. Пластиковая бутылка с отрезанным горлышком. Я использовал 2-литровую бутылку от минералки.

6. Столовая соль. Нам понадобится пара столовых ложек.

8. Наждачная бумага или дрель с такой насадкой(абразивной)

Сначала нужно отрезать часть меди,чтобы она была размером с электрическую плиту. Помойте руки,чтобы не оставлять жирных или др. пятен. Также вымойте медный лист с моющим средством,чтобы смыть с него жир или другие пятна.Используйте наждачную бумагу или абразивную щетку, чтобы полностью убрать медное защитное покрытие так, чтобы любой сульфид или другая легкая коррозия были удалены.

Затем положите чистый медный лист на плитку(электрическую) и включите её на максимум.

Медь начнёт нагреваться и окисляться,вы увидите красивые красно-оранжевые пятна на её поверхности.

Когда медь нагреется ещё больше,разноцветные пятна станут заменяться чёрным цветом-оксидом меди.

Когда горелка будет пылать, лист меди будет покрыт черным медным оксидом. Позвольте ей пожариться ещё полчаса, таким образом черное покрытие будет толстым. Это важно, так как толстое покрытие отслоится легко, в то время как тонкое останется, прилипнув к меди.

После получаса кулинарии выключите горелку. Оставьте горячую медь на горелке, чтобы медленно охлаждаться. Если Вы охладите её слишком быстро, то черная оксидная пленка прилипнет к меди.

Поскольку медь охлаждается, она сжимается. Черная медная окись также сжимается. Но они сжимаются с разной скоростью, что заставляет черную медную окись отслоиться.

Скоро станут отваливаться большие куски,это забавно наблюдать))

Когда медь охладилась до комнатной температуры (это занимает приблизительно 20 минут), большая часть черной оксидной пленки уйдет. Легкое очищение Вашими руками под проточной водой удалит большинство маленьких кусочков. НЕ ПЫТАЙТЕСЬ отдирать неподдающиеся пятнышки и не сгибайте лист - можете повредить тонкий слой медной окиси,а как раз он нам и нужен

Обрежьте второй лист меди под размер с первым(нагретым).АККУРАТНО согните обе части,таким образом они войдут в пластмассовую бутылку, не касаясь друг друга.

Прицепите "крокодильчики" к обеим пластинам. Соедините провод от чистой меди к плюсу,а провод от пластины с оксидом - к минусу.

Теперь смешайте пару столовых ложек соли в небольшом количестве горячей воды из под крана. Размешивайте, пока вся соль не растворится. Аккуратно вылейте смесь в бутылку(где пластины), оставив примерно 2.5см от краёв пластин.

На фотографии выше готовая солнечная батарея В ТЕНИ,амперметр показывает приблизительно 6 милиампер.Но даже в темноте эта батарея будет давать несколько милиампер))

Эта фотография показывает батарею на свету, а амперметр показывает 34 милиампера,иногда батарея может дать и 50 милиампер,или даже больше.

Оксид меди - полупроводник. Он является промежуточным проводником, где электричество может течь свободно, и изолятор, где электроны сильно связаны с их атомами и не текут свободно.

В полупроводнике есть промежуток, названный запрещенной зоной между электронами, которые связаны сильно с атомом, и электронами, которые более далеки от атома, который может переместиться свободно и провести электричество.

Электроны не могут остаться в запрещенной зоне. Электрон может дать только немного энергии и переехать от ядра атома в запрещенную зону. Электрон должен получить достаточно энергии переместиться дальше от ядра, за пределами запрещенной зоны.

Точно так же электрон вне запрещенной зоны не может проиграть немного энергии и упасть только немного ближе к ядру. Это должно потерять достаточно энергии упасть мимо запрещенной зоны в область, где можно электронам.

Когда солнечный свет поражает электроны в оксиде меди, некоторые из электронов получают достаточно энергии от солнечного света, чтобы подскочить мимо запрещенной зоны и стать свободными провести электричество.

Свободные электроны перемещаются в солёную воду, затем в чистую медную пластину, в провод, через амперметр, и назад к окисленной пластине.

Поскольку электроны перемещаются через амперметр, мы видим работу(ампер). Когда тень падает на солнечную батарею, электроны движутся медленнее и милиампер меньше.

Не пытайтесь зажечь лампочку)))понадобились бы акры батарей,чтобы осветить дом.Наша модель - экспериментальная и может использоваться как датчик света.

0.0000125 ватта (12.5 микроватт) для батареи на 0.01 квадратных метра, или 1.25 милливатт за квадратный метр. Чтобы осветить лампочку на 100 ватт, потребовалось бы 80 000 квадратных метров оксида меди для освещенной солнцем стороны, и 80 000 квадратных метров меди для темного электрода. Чтобы управлять печью на 1 000 ватт, вам нужно было бы бы в 800 000 квадратных метров оксида меди, и другого 800 000 квадратных метров простой меди, или 1 600 000 квадратных метров все вместе. Если бы это должно былокрепиться на крыше дома, каждый дом был бы 282 метра длиной и 282 метра шириной, принимая все, для чего они нуждались в электричестве, была одна печь.

В 1 600 000 квадратных метров есть 17 222 256.7 квадратных футов. Если бы медь, покрывающая затраты 5$ за квадратный фут, одна только медь, стоила бы USD за 86 110 283,50$. Делая это одна десятая толщина может снизить это к 8 611 028,35$. Так как Вы покупаете оптом, Вы могли бы получить это для половины этого, или приблизительно 4 300 000,00$.

Если бы Вы использовали кремниевые солнечные группы, стоящие 4$ за ватт, то Вы могли бы управлять той же самой печью за 4 000,00$. Но группы только составили бы приблизительно 10 квадратных метров.

Или за приблизительно доллар Вы можете построить солнечную печь из алюминиевой фольги и картона. Приблизительно за 20$ Вы можете построить очень хорошую полируемую алюминиевую параболическую солнечную плиту.

Я сделал более портативную версию солнечной батареи в плоской форме. Я использовал прозрачную пластмассовую крышку обложки CD-диска как окно и силиконовый клей(можно обычный герметик)чтобы и приложить части вместе и изолировать их друг от друга.

Сначала делаем из меди оксид,как в первой части.Припаиваем к углу оксидной пластины изолированный медный провод,это будет минус(отрицательный полюс).

Положительная пластина - U образно вырезанный кусок чистой меди по размеру чуть больше оксидной(далее на картинках поймётё как)))к её углу припаиваем провод,на этот раз плюс.

Сначала приклеиваем медную пластину U к пластмассовому окну. Используйте много силиконового клея, таким образом солёная вода не будет просачиваться. Удостоверьтесь, что паяное соединение или полностью покрыто клеем, или за пределами клея U, как показано в фотографии (полностью покрытый клеем лучше).

Фотография ниже показывает заднюю сторону солнечной батареи (сторона, не оказывающаяся перед солнцем).

Фотография ниже показывает переднюю сторону солнечной батареи (сторона, которая будет стоять перед солнцем). Заметьте, что силиконовый клей полностью не покрывает меди, так как часть меди должна в конечном счете быть в контакте с солёной водой.

Мажем клеем пластину чистой меди. Этот слой будет действовать как изолятор между чистой медной пластиной и оксидной пластиной, и должен быть достаточно толстым, чтобы оставить небольшое пространство для солёной воды. Снова, не вся медь покрыта, таким образом будет много меди в контакте с водой.

Аккуратно приклейте оксидную пластину на этот слой. Вы должны нажать достаточно сильно, чтобы удостовериться, что клей окружает любые промежутки, но не настолько сильно, что эти две пластины соприкоснутся.

Фотография ниже показывает заднюю сторону солнечной батареи (сторона, не оказывающаяся перед солнцем).

Фотография ниже показывает переднюю сторону солнечной батареи (сторона, которая будет стоять перед солнцем). Отметьте, что я добавил дополнительный клей, чтобы сформировать трубу сверху, чтобы было как заливать солёную воду.

На фотографии не показана дополнительная обмазка клеем по периметру,чтобы вода никак не могла просочиться,но вы должны её сделать. Дайте клею высохнуть прежде чемм приступать к следущему шагу.

Затем, используйте большую пипетку, чтобы добавить солёную воду. Заполните батарею почти до вершины медной пластины, чтобы вода почти выливалась. Затем запечатайте отверстие каплей клея и позвольте клею ввысыхать по крайней мере полчаса.

На фотографии выше вы можете видеть плоскую солнечную батарею в действии на ярком солнце. Она даёт примерно 36 микроампер. Вы можете также видеть дополнительную бусинку клея вокруг краев пластин, и заполнение вершины трубы.

Наконец, на другой фотке тень автора. Отметьте, что амперметр теперь показывает приблизительно 4 микроампера, так как никакой солнечный свет не падает на него.

Людей, знакомых с теорией и практикой электричества, в средневековье наверно сожгли бы, как колдунов. Вы живёте в XXI веке, а времена не меняются. Теперь количество таких знатоков уменьшается, но не из-за костров инквизиции, а потому что стало немодно знать, как работают лампочки. Их просто покупают и потом выбрасывают, не задумываясь об устройстве этих приборов. Попросите школьника описать принцип работы обычной лампочки, и он надолго задумается, потому что его голова забита ненужными знаниями о создании аккаунтов в соцсетях. Давайте сегодня сделаем открытие, которое точно выведет вашу эрудицию на новый уровень. Речь пойдёт о возможности получения электричества из солнечной энергии с помощью подручных материалов. А поможет нам в этом автор YouTube-канала Дмитрий Компанец.

Читайте в статье

Что вы не знали о светодиодах: вот это свойства!

Итак, светодиод – это полупроводниковый прибор, который преобразует электричество в свет. А сейчас для многих потрясающая новость: эта же вещь способна сделать из света электричество.

Это невероятно, но факт: корпус светодиода играет роль фокусирующей линзы, а его основной элемент заряжается от света. В итоге при некоторых навыках в дневное время вы вполне можете получить ток от светодиодной лампы, выставленной на солнце.

Из нескольких светодиодов можно собрать солнечную батарею, которая будет генерировать электрический ток, достаточный даже для того, чтобы зарядить телефон. Этот способ получения электричества может пригодиться вам в различных ситуациях. Проблема только в том, что диоды генерируют мало энергии. Самыми эффективными из них считаются зелёные – они способны дать напряжение в 1.5 В. Можно ли как-то увеличить этот потенциал? Конечно, и это уже будет полноценная солнечная батарея.

Разоблачение фейков про CD

Не торопитесь следовать советам популярных каналов. Фейков про светодиодную лампу и лазерный диск так много, что просто стыдно за авторов, вводящих своих зрителей в заблуждение.

Как из диска сделать солнечную линзу

Как вы уже поняли, чтобы использовать CD для получения электричества, нужно придать ему форму вогнутой линзы. Возможно ли это? Конечно, ведь диски сделаны из пластика, а он поддаётся деформации.

Статья по теме:

Наиболее доступные и эффективные средства, позволяющие получить электричество — солнечные батареи. Стоимость комплекта для дома, отзывы и сведения о восьми лучших бюджетных моделях – в этой публикации.

Почувствуйте разницу: это работает!

Итак, если просто замерить напряжение, которое даёт светодиодная матрица на свету, вы получите небольшое значение.

Используя этот эффект, вы можете собрать из светодиодной матрицы и диска вполне эффективную батарею, способную зарядить небольшой аккумулятор.

Дальше – дело техники. Количество светодиодов, площадь направленного светового потока и мощность солнечной батареи можно увеличить на своё усмотрение. Вы можете собрать вполне рабочую установку, которая обеспечит многие ваши нужды.

Наши народные умельцы порой удивляют своими выдумками. Есть таковые изобретения и в области солнечной энергетики. Сегодня поговорим о том, как сделать солнечную батарею из CD-дисков своими руками.

Перечень необходимых инструментов

Чтобы собрать солнечную батарею из СД-дисков, вам потребуются:

паяльники с тонким стержнем;
несколько дисков для солнечной батареи;
силиконовый герметик для проклеивания;
двусторонний скотч;
расходные материалы для пайки;
медная шина;
крепежи и дрель для рассверливания отверстий;
фанера или оргстекло в качестве основы;
диоды Шоттки.

Чтобы исключить случайные ошибки и добиться работоспособности конструкции с первого раза, лучше приобрести все необходимое непосредственно перед сборкой, а не снимать нужные детали с других конструкций.

Чем новее будут комплектующие, тем дольше прослужит изделие без необходимости его ремонта или утомительной доработки.

Разоблачение фейков про CD

Авторы таких роликов помещают светодиоды в центр CD диска и утверждают, что конструкция способна генерировать напряжение в 5 В. Это неправда. Всё дело в том, что отражающая поверхность диска совершенно плоская, и при таком расположении световой поток не увеличивается и не направляется к светодиодам в фокусированном виде Любой хорошист седьмого класса после урока физики вам объяснит, что для фокусировки светового потока нужна линза, то есть вогнутая поверхность. Она и способна собирать свет в направленный пучок, и концентрироваться он будет только на расстоянии от этой линзы, а уж никак не на её плоскости Вот так выглядит солнечный блик от обычного диска, он прямо отражает свет и не собирает его в пучок

Особенности изготовления и сборки солнечной батареи из СД-дисков

Конструктивно готовую модель можно представить как основу, на которой последовательно закреплены элементы отражающей поверхности – CD-диски. Их число рассчитывается в зависимости от ваших целей получить от панели определенное количество электрической энергии. Для небольших потребителей в виде электронных часов, радиоприемника или лампы будет достаточно 15 дисков. Соответственно запитать более крупное энергозависимое устройство удастся от большего количества отражающих элементов. Но здесь возникает другая проблема – размеры батареи, установка которой может быть затруднительна из-за значительной массы и высоты.

Поскольку диски не адаптированы для уловления и переработки солнечной энергии, выработка солнечной батареи на СД-дисках относительно невелика – около 2,5 В напряжения на выходе. Решение этой проблемы только одно – отказ от альтернативных отражателей в пользу классических солнечных батарей проверенного производителя. Если же вы преследуете ознакомительные цели и заинтересованы больше в процессе сборки, чем в применении готового изделия, попробуйте увеличить количество дисков до 21-27 штук.

Для такой батареи будет несложно найти подходящее место, а ее эффективности будет достаточно для простых опытов и практических занятий по использованию альтернативных источников энергии.

Общая схема сборки батареи из CD-дисков выглядит следующим образом:

Подготавливается основание из оргстекла или фанеры. Для увеличения объемов выработки и сокращения потерь света рекомендуется обтянуть материал прочной темной тканью. Углы каркаса заранее просверливаются под крепления.
На основу укладывают мягкую подложку. Это может быть плотный картон, ДВП или резиновый лист.
Диски размещают на поверхности основы рабочей стороной вверх, последовательно фиксируя их двусторонним скотчем.
Выполняют соединение элементов, размещая паяльные выходы на обратной стороне дисков. Соединяющий разъем подключают к диодам Шоттки.
Поверх готовой отражающей панели укладывают прозрачный лист стекла или прочного пластика.
Выполняют герметизацию всей конструкции, делая поправку на возможную доработку панели, необходимость ее ремонта и периодический уход. Перед финишным этапом сборки стоит еще раз проверить все крепления и протестировать устройство на предмет работоспособности.
Лицевую поверхность основы стоит покрыть несколькими слоями лака.

Как из диска сделать солнечную линзу

Чтобы деформировать CD в изогнутую форму, потребуется пластиковая круглая пластина диаметром меньше, чем сам диск. Отлично подойдут винтовые крышки от майонезных банок Сделайте в центре крышки отверстие и приготовьте винт и кусочек винной пробки. А теперь завинтите крепёж в крышку через диск, используя пробку как шайбу. После нескольких вращений винт начнёт прижимать диск к крышке и слегка деформировать его, превращая в линзу.
Не нужно слишком туго заворачивать – ваша цель добиться пучка отражения, а не сломать диск Если всё сделано правильно, CD уже будет давать солнечный «зайчик» совсем другой формы и интенсивности. Таким направленным пучком можно даже подпалить пластик

Вы можете смастерить солнечные батареи своими руками. Благодаря этой инструкции, можно прямо на кухне с помощью материалов из строительного магазина изготовить фотогальваническую батарею небольшой мощности, в которой вместо кремния используется оксид цинка. Процесс изготовления займет около 2 часов.

Изготовление солнечных батарей

Шаг 1. Необходимые материалы

• Отрезок медной полосы (можно купить в строительном магазине)

• Прозрачная коробочка от компакт-диска

• Пищевая сода или поваренная соль

• Ножницы по металлу для нарезания медной полосы

Шаг 2. Как подготовить медь

Сначала нужно отрезать кусок медной полосы, по величине приблизительно равный размеру конфорки электроплиты.

Вымойте руки, чтобы на них не осталось грязи и жира. Затем промойте металлическую пластину мылом или чистящим средством. Зачистите ее поверхность наждачной бумагой или щеткой по металлу, так вы удалите серу и продукты, появляющиеся при коррозии.

Положите очищенную и высушенную медную пластину на конфорку и включите плиту на максимум.

Шаг 3. Прокаливаем медь

Прокаливайте медь на протяжении минимум 30 минут. При нагревании на поверхности образуется черный слой оксида. Но это не то, что нам нужно.

Черный налет сначала отслаивается, позволяя увидеть, что поверхность меди покрыта красными, оранжевыми, розовыми и пурпурными переливами.

После того, как конфорка раскалиться докрасна, переливы исчезнут и пластина полностью покроется слоем черного оксида меди. Прокаливайте ее еще 30 минут, чтобы слой стал толще. Это важно, так как толстый слой лучше отслаивается.

Через 30 минут отключите конфорку и оставьте на ней пластину, чтобы она медленно остыла. Если медь охладить слишком быстро, то верхний слой оксида не отделится от основы.

Шаг 4. Подготовьте прокаленную медную пластину

После остывания пластины до комнатной температуры (процесс занимает около 20 минут), большая часть черного оксида отслоится. Остатки оксида можно смыть под проточной водой, слегка протирая поверхность руками. Не поддавайтесь соблазну, с усилием поскрести или согнуть ее. В результате таких действий может повредиться хрупкий слой красного оксида меди, без которого аккумулирующее устройство работать не будет.

После очистки конструкция должна выглядеть так, как на фото

Шаг 5. Соберите батарею

Отрежьте еще один кусочек медной полосы. К каждой пластине припаяйте по проводу и заизолируйте места спаивания клеем. Приклейте их, как это изображено на фото.

Шаг 6. Герметизируйте и наполните батарею

Герметизируйте коробочку от компакт-диска и заполните ее водным раствором пищевой соды (или поваренной соли).

Шаг 7. Испытайте батарею

Обеспечьте попадание на нее солнечных лучей и протестируйте.

Примечание по поводу мощности: мое устройство обеспечило силу тока 58 микроампер при напряжении 0,1 вольт.

Не стоит рассчитывать, что с помощью такого приспособления удастся запитать яркую лампу или зарядить аккумулятор какого-то устройства.

Ее можно использовать в качестве оптического датчика или фотометра. Чтобы обеспечить электроэнергией дом с помощью такой аккумуляторной системы, ее площадь должна составлять несколько гектаров.

Вот так я сделал батареи легко и с минимальными затратами. Буду рад комментариям.

Читайте также: