Comment fabriquer des cellules solaires?
Pour fabriquer une cellule solaire, vous aurez besoin de 2 plaques de verre, d'un ruban transparent et d'une solution de dioxyde de titane. Tout d'abord, vous devrez nettoyer les deux plaques avec de l'alcool. Ensuite, faites cuire un revêtement de dioxyde de titane sur 1 des plaques avant de le tremper dans un colorant rouge. L'autre plaque doit être recouverte de carbone. Une fois les revêtements terminés, placez la plaque revêtue de carbone sur la plaque en titane avec un décalage d'environ 5 millimètres. Enfin, laissez quelques gouttes d'une solution d'iodure tremper à travers les plaques et laver l'excès de liquide. Pour obtenir des conseils sur la façon de tester votre cellule solaire, lisez la suite!
Les cellules solaires commerciales utilisent du silicium comme semi-conducteur, mais voici un moyen de fabriquer une cellule solaire avec des matériaux plus accessibles pour voir par vous-même comment cela fonctionne.
Les cellules solaires convertissent l'énergie solaire en électricité, de la même manière que les plantes convertissent l'énergie solaire en nourriture par photosynthèse. Les cellules solaires fonctionnent en utilisant l'énergie du soleil pour permettre aux électrons des matériaux semi-conducteurs de se déplacer d'orbites proches du noyau de leurs atomes vers des orbites plus élevées où ils peuvent conduire l'électricité. Les cellules solaires commerciales utilisent du silicium comme semi-conducteur, mais voici un moyen de fabriquer une cellule solaire avec des matériaux plus accessibles pour voir par vous-même comment cela fonctionne.
Partie 1 sur 3: revêtement des plaques de verre
- 1Obtenez 2 plaques de verre de taille égale. Des plaques de la taille utilisée comme couvercles pour les lames de microscope seraient idéales.
- 2Nettoyez les deux surfaces des plaques avec de l'alcool. Une fois les plaques nettoyées, ne les manipulez que par les bords.
- 3Testez la conductivité des faces de la plaque. Pour ce faire, en touchant les surfaces avec les fils d'un multimètre. Une fois que vous avez déterminé quel côté de chaque plaque est le côté conducteur, placez-les côte à côte, une plaque côté conducteur vers le haut et l'autre côté conducteur vers le bas.
- 4Appliquer du ruban transparent sur les plaques. Cela maintiendra les plaques en place pour la prochaine étape.
- Placez le ruban le long de l'un des côtés longs des plaques pour qu'ils chevauchent 1 millimètre (1,40 cm) des bords.
- Placez du ruban adhésif sur les 4 à 5 millimètres extérieurs (0,50 cm) de la plaque conductrice vers le haut.
- 5Appliquer une solution de dioxyde de titane sur les plaques. Mettez 2 gouttes sur la plaque conductrice vers le haut, puis étalez-la uniformément sur la surface de la plaque. Laissez le dioxyde de titane recouvrir la plaque conductrice vers le bas.
- Avant d'appliquer la solution de dioxyde de titane, vous pouvez d'abord enduire les plaques d'oxyde d'étain.
- 6Retirez le ruban et séparez les plaques. Vous allez maintenant traiter les 2 plaques différemment.
- Placer la plaque côté conducteur sur une plaque chauffante électrique pendant la nuit pour cuire le dioxyde de titane sur la plaque.
- Nettoyez le dioxyde de titane de la plaque conductrice vers le bas et placez-le à un endroit où il ne s'accumulera pas.
- 7Préparez un plat peu profond rempli de colorant. Le colorant peut être fabriqué à partir de jus de framboise, de mûre ou de grenade ou en infusant un thé à partir de pétales d'hibiscus rouges.
- 8Faire tremper la plaque revêtue de dioxyde de titane, côté revêtu vers le bas, dans le colorant pendant 10 minutes.
- 9Nettoyez l'autre plaque avec de l'alcool. Faites-le pendant que la plaque recouverte de dioxyde de titane trempe.
- 10Testez à nouveau la plaque nettoyée pour trouver son côté conducteur. Marquez le côté qui ne conduit pas avec un signe plus (+).
- 11Appliquez une fine couche de carbone sur le côté conducteur de la plaque nettoyée. Vous pouvez le faire en passant sur le côté conducteur avec un crayon ou en appliquant un lubrifiant au graphite. Couvrir toute la surface.
- 12Retirez la plaque recouverte de dioxyde de titane du colorant. Rincez-le deux fois, d'abord avec de l'eau déminéralisée, puis avec de l'alcool. Séchez après rinçage avec un chiffon propre.
Quelle tension ces cellules solaires produiront-elles?
Partie 2 sur 3: assemblage de la cellule solaire
- 1Placer la plaque revêtue de carbone sur la plaque de dioxyde de titane de manière à ce que les revêtements se touchent. Les plaques doivent être légèrement décalées, d'environ 5 millimètres (0,50 cm). Utilisez des pinces à reliure sur les bords longs pour les maintenir en place.
- 2Appliquer 2 gouttes d'une solution d'iodure sur le revêtement exposé. Laissez la solution tremper à travers les revêtements de la plaque afin qu'ils soient complètement recouverts. Vous voudrez peut-être ouvrir les pinces à reliure et soulever doucement l'une des plaques pour permettre à la solution de s'étendre sur toute la surface.
- La solution d'iodure permettra aux électrons de passer de la plaque recouverte de dioxyde de titane à la plaque recouverte de carbone lorsque la cellule est exposée à une source lumineuse. Une telle solution est appelée électrolyte.
- 3Essuyez l'excès de solution sur les parties exposées des plaques.
Ni la plaque de verre revêtue ni les cellules solaires semi-conductrices en feuille de cuivre ne produisent par elles-mêmes une grande quantité d'énergie.
Partie 3 sur 3: activer et tester la cellule solaire
- 1Attachez une pince crocodile aux sections revêtues exposées de chaque côté de la cellule solaire.
- 2Connectez le fil noir du multimètre au clip connecté au revêtement de dioxyde de titane exposé. Cette plaque est l'électrode négative de la cellule solaire, ou cathode.
- 3Connectez le fil rouge du multimètre au clip connecté au revêtement de carbone exposé. Cette plaque est l' électrode positive ou l'anode de la cellule solaire. (Dans une étape précédente, vous l'avez marqué d'un signe plus sur son côté non conducteur.)
- 4Placez la cellule solaire à côté d'une source lumineuse, avec l'électrode négative face à la source. Dans une salle de classe, cela peut être fait en posant la cellule sur l'objectif d'un rétroprojecteur. Dans un cadre domestique, une autre source de lumière, telle qu'un projecteur ou le soleil lui-même, peut être substituée.
- 5Mesurez le courant et la tension générés par la cellule solaire avec le multimètre. Faites-le avant et après que la cellule soit exposée à la lumière.
Le silicium est utilisé dans les semi-conducteurs car il est plus efficace que l'un ou l'autre des matériaux utilisés dans cet article; cependant, des cellules solaires individuelles en silicium sont assemblées en panneaux solaires.
- Vous pouvez également fabriquer une cellule solaire en utilisant 2 petites feuilles de cuivre brossé et en plaçant 1 d'entre elles sur la plaque chauffante pendant une demi-heure jusqu'à ce que le cuivre devienne noir. Laissez-le refroidir et retirez le revêtement d'oxyde cuivrique noir, mais laissez le revêtement d'oxyde cuivreux rouge en dessous pour servir de semi-conducteur. Vous n'aurez pas besoin de recouvrir la feuille de cuivre de quoi que ce soit et vous utiliserez une solution d'eau salée comme électrolyte.
- Ni la plaque de verre revêtue ni les cellules solaires semi-conductrices en feuille de cuivre ne produisent par elles-mêmes une grande quantité d'énergie. Le silicium est utilisé dans les semi-conducteurs car il est plus efficace que l'un ou l'autre des matériaux utilisés dans cet article; cependant, des cellules solaires individuelles au silicium sont assemblées en panneaux solaires.
- Plaques de verre (telles que les couvertures de lames de microscope)
- Alcool (éthanol recommandé)
- Eau déminéralisée
- Voltmètre/multimètre
- Ruban adhésif transparent
- Boîte de Pétri ou autre plat peu profond
- Plaque chauffante électrique (1100 watts, si possible)
- Solution de dioxyde de titane
- Solution d'oxyde d'étain (facultatif)
- Crayon en graphite de carbone ou bâton de lubrifiant
- Solution d'iodure
- Clips liant
- Pinces crocodiles
Lisez aussi: Comment étudier l'histoire?
Questions et réponses
- Qu'est-ce qu'un couvre-lame de microscope?Le papier/carton fin sur le côté de la lame de microscope, qui vous empêche de toucher la lame directement, laissant de l'huile, des empreintes digitales ou toute autre contamination.
- Est-ce sécuritaire de le faire à la maison?En supposant que vous suiviez correctement les instructions, alors oui, c'est sûr.
- Quels sont les principaux métaux utilisés dans les panneaux solaires?Les cellules solaires ordinaires sont constituées de semi-conducteurs - donc principalement de silicone, d'arséniure de gallium, et d'un côté ou de l'autre, il y a généralement des bandes métalliques (barres omnibus) pour transporter l'électricité. C'est une infime quantité de métal, qui était souvent de l'argent dans le passé, mais qui est généralement du cuivre ou de l'aluminium de nos jours. Les cellules seront placées dans un panneau constitué d'un cadre en aluminium.
- La cellule solaire peut-elle produire de la lumière?La cellule solaire est utilisée pour produire de l'électricité à partir de la lumière. La cellule solaire elle-même ne peut pas produire de lumière, mais si elle est connectée à une lampe ou à une autre source lumineuse, elle peut utiliser l'électricité pour alimenter la lumière.
- Quelle réaction chimique en fait une induction électrique?Les photons du soleil frappent l'oxyde de titane. Il attrape un électron, mais en perd un en même temps. L'électron voyageur crée le champ électronique.
- Pourquoi les lames de microscope (ou leurs lamelles) auraient-elles une surface conductrice d'un côté?La surface conductrice empêche l'accumulation de charges électrostatiques du côté conducteur.
- Puis-je fabriquer une cellule solaire avec des matériaux simples?Oui, suivez les instructions ici pour obtenir de l'aide.
- Ce processus peut-il être utilisé pour fabriquer des cellules solaires plus grandes à partir de verre ou de feuilles de métal?Tu paries. Vous pouvez même les enchaîner tels quels. La superposition supérieure se connecte à la superposition inférieure.
- Est-il acceptable d'utiliser des feuilles d'aluminium pour remplacer le verre?Le verre fonctionne car un côté est recouvert d'oxyde d'étain, le reste du verre ne conduit pas vraiment ou il se mourait. Pour faire fonctionner l'aluminium, vous couvririez les côtés et le fond d'une surface non conductrice. Filmez le fond et les côtés ou recouvrez-les d'une couche de caoutchouc ou de plastique.
- Comment préparer des lampes LED solaires?Connectez la plaque solaire à un certain nombre de résistances pour vérifier le courant, puis attachez-y un bouton-poussoir et une LED.
Questions sans réponse
- Combien d'ampères une cellule solaire produit-elle?
- Quelle tension ces cellules solaires produiront-elles?
- Avec quoi dois-je mélanger de la poudre de dioxyde de titane et avec quelle quantité pour fabriquer des cellules solaires?
En parallèle
