Comment faire un petit panneau solaire?

Installez votre panneau solaire en connectant les fils du panneau solaire au contrôleur de charge — Enfin, installez votre panneau solaire en connectant les fils du panneau solaire au contrôleur de charge.

Les panneaux solaires utilisent des cellules en silicone ou en verre enduit pour capter la lumière du soleil et générer de l'électricité. Si vous souhaitez fabriquer une cellule solaire de base, vous n'aurez besoin que de quelques articles ménagers, de dioxyde de titane et de verre conducteur. En quelques heures seulement, vous pouvez créer une petite cellule solaire basique qui génère un courant modeste! Bien que la fabrication d'une simple cellule solaire au dioxyde de titane soit idéale pour les projets de classe ou d'expo-sciences, ce n'est pas l'appareil le plus fonctionnel. Si vous voulez un panneau solaire fonctionnel, votre meilleur pari est d'en construire un en utilisant des cellules achetées en magasin.

Méthode 1 sur 2: fabrication d'une cellule solaire bricolage au dioxyde de titane

1
Mélanger la poudre de dioxyde de titane avec de l'alcool et du savon à vaisselle pour former une pâte. Mélangez 0,5 gramme de nanopoudre avec suffisamment d'alcool pour créer un mélange à peu près aussi épais que du dentifrice. Utilisez un spiritueux très résistant, comme de la vodka à 40 degrés ou plus ou de l'alcool de grain. Mélangez ensuite une goutte de savon à vaisselle transparent, ce qui aidera la pâte à adhérer à votre verre conducteur.
- Un alcool à haute résistance est nécessaire pour cristalliser le dioxyde de titane afin qu'il puisse absorber l'énergie solaire. La lumière du soleil excite des électrons dans le titane cristallisé, qui génère de l'électricité.
- Vous pouvez acheter de la nanopoudre de dioxyde de titane en ligne; 0,5 gramme suffit pour créer plusieurs cellules solaires.
Variante: Utilisez 10 à 12 mini ou 6 beignets en poudre blanche pleine grandeur pour faire votre propre dioxyde de titane. Grattez la poudre, mélangez-la dans un verre d'eau tiède, puis versez l'eau à travers un filtre à café. Transférez le résidu laissé dans le filtre dans une casserole allant au four, puis purifiez-le dans un four à 260°C pendant 2 heures.
2
Appliquer une couche uniforme de pâte de titane sur un carré de verre conducteur. Appliquez du ruban transparent, comme du ruban d'emballage, sur le périmètre d'un carré de verre conducteur de 10 x 10 cm (3,9 x 3,9 po). Le ruban doit s'étendre à environ 3 mm (0,12 in) du bord de chaque côté. Appliquez la pâte de titane avec un compte-gouttes, puis utilisez une lame de microscope ou un couteau émoussé pour l'étaler en une couche mince et uniforme. La couche mince doit être à peu près au ras du ruban.
- Le ruban maintient le verre immobile et vous aide à contrôler la quantité de pâte de titane que vous étalez sur la surface.
- Le verre conducteur est nécessaire car il conduit l'électricité. Trouvez des carrés de verre conducteur, tels que du verre à l'oxyde d'étain, en ligne. Assurez-vous d'appliquer la pâte de titane sur le côté conducteur du carré.
- Si vous ne savez pas quel côté est conducteur, mesurez la résistance de chaque côté avec un multimètre. Le côté conducteur doit avoir une lecture de 20 à 30 ohms.
3
Chauffer le verre sur une plaque chauffante pendant 10 à 20 minutes. Retirez délicatement le ruban après avoir recouvert le verre. Placez le carré sur une plaque chauffante à feu vif et faites-le cuire jusqu'à ce que l'enrobage brunisse puis redevienne blanc, soit pendant 10 à 20 minutes. Lorsqu'il redevient blanc, éteignez le feu et laissez le carré refroidir pendant au moins 20 à 30 minutes.
- Observez le revêtement pendant qu'il cuit, car il aura à peu près la même apparence au début et à la fin du processus de cuisson. L'étape de brunissement brûle l'alcool et le savon à vaisselle, laissant une couche pure et sèche de dioxyde de titane.
- Si vous n'avez pas de plaque chauffante, vous pouvez également chauffer le carré sur le brûleur d'une cuisinière électrique.
4
Faire tremper le verre refroidi dans du thé d'hibiscus fort pendant 2 à 3 heures. Une fois le carré froid au toucher, plongez-le dans un thé fort à l'hibiscus ou à la framboise pour le teindre. Pour préparer un thé fort, infuser 2 sachets de thé dans 1 tasse (240 ml) d'eau chaude. Après 2 à 3 heures, le revêtement en dioxyde de titane doit être violet foncé.
- Vous pouvez également faire tremper le carré dans des framboises surgelées décongelées et mélangées pendant 2 à 3 heures. Après avoir teint le revêtement, rincez tous les solides de framboise avec de l'alcool ou de l'eau distillée.
- La teinture du revêtement lui permet d'absorber la lumière visible. Si vous le laissez blanc, il n'absorbera que la lumière ultraviolette (UV) et ne générera pas de courant.
Construire une petite cellule solaire de bricolage est un excellent moyen d'améliorer votre compréhension du fonctionnement de la technologie solaire.
5
Colorez le centre d'un deuxième carré de verre avec un crayon graphite. Pour créer une contre-électrode, recouvrez le côté conducteur d'un deuxième carré de verre de 10 x 10 cm (3,9 x 3,9 in) avec du graphite. Un crayon ordinaire fera l'affaire. Colorez le centre du carré et laissez un périmètre de 2 à 3 mm (0,079 à 0,118 in) autour des bords.
- Vous pouvez également tenir le centre du côté conducteur du carré au-dessus d'une bougie jusqu'à ce que de la suie se forme. Passez-le à plusieurs reprises sur la flamme, puis essuyez la suie sur les bords avec un coton-tige propre et sec.
- La cellule ne générera pas de courant sans la contre-électrode en graphite ou en suie.
6
Couvrir les côtés du carré de titane avec du ruban adhésif. Collez environ 3 mm (0,12 in) sur les bords du carré avec le revêtement en titane. Utilisez du ruban adhésif transparent et assurez-vous qu'il n'y a pas de plis.
- Le ruban servira d'entretoise entre les 2 carrés de verre. Pliez le ruban autour des bords du carré au lieu de le coller sur votre surface de travail.
7
Ajouter une goutte de solution d'électrolyte au centre du carré de titane. Mélanger 1 partie d'alcool à haute résistance avec 3 parties de solution de Lugol. Vous n'avez besoin que d'une petite quantité de solution par cellule, vous n'avez donc pas besoin de mélanger autant. Utilisez une pipette pour appliquer 1 à 2 gouttes de la solution sur le côté du carré avec le revêtement en titane.
- Recherchez la solution de Lugol en ligne, dans les magasins de produits de santé et chez les fournisseurs d'aquariums.
- L'alcool et la solution de Lugol créent un électrolyte qui transporte et transfère la charge électrique générée par le dioxyde de titane.
8
Sandwich les 2 carrés de verre et fixez-les avec des pinces à reliure. Après avoir appliqué la solution d'électrolyte, placez rapidement le deuxième carré de graphite face vers le bas sur celui avec le revêtement. Pressez-les ensemble, puis fixez-les avec 2 pinces à reliure.
- Si un excès de solution d'électrolyte s'infiltre par les côtés, essuyez-le avec un chiffon propre. La solution peut corroder les capteurs d'un multimètre.
9
Placez la cellule au soleil et vérifiez sa charge avec un multimètre. Vous devriez maintenant avoir une cellule solaire fonctionnelle! Placez la cellule à la lumière du soleil, puis utilisez des pinces crocodiles pour connecter les capteurs d'un multimètre aux deux côtés plats et carrés (avant et arrière) de la cellule. Vous devriez constater que votre cellule génère un courant électrique modeste.
- Construire une petite cellule solaire de bricolage est un excellent moyen d'améliorer votre compréhension du fonctionnement de la technologie solaire. Cependant, si vous voulez un panneau solaire fonctionnel, votre meilleure option est d'en créer un en utilisant des cellules solaires achetées en magasin.

Méthode 2 sur 2: assemblage de microcellules achetées en magasin

1
Achetez des cellules solaires micro-polycristallines câblées pour l'option la plus simple. Vous pouvez acheter des microcellules solaires câblées et non câblées sur les principaux marchés en ligne et fournisseurs de laboratoires. Si vous investissez dans des cellules filaires, vous aurez moins de soudure à faire et le projet sera plus facile. L'inconvénient est qu'elles peuvent être au moins 50 fois plus chères que les cellules non câblées.
- Par exemple, les microcellules câblées de 60 mm × 60 mm (2,4 in × 2,4 in) coûtent généralement environ 3,70€ (US) par cellule, tandis que vous pouvez trouver des cellules non câblées de la même taille pour 25 à 50 centimes..
- Si vous voulez une option moins chère et que cela ne vous dérange pas de souder vous-même des fils sur les cellules, optez pour des microcellules non câblées.
Cependant, si vous voulez un panneau solaire fonctionnel, votre meilleure option est d'en créer un en utilisant des cellules solaires achetées en magasin.
2
Découpez le support pour les cellules individuelles dans une fine planche de plastique. Mesurez soigneusement un carré dans une planche en plastique de 2 à 3 mm (0,079 à 0,118 po) d'épaisseur avec une hauteur et une largeur d'environ 1 mm (0,039 po) plus grandes que vos cellules solaires. Découpez ensuite le support à l'aide d'un cutter solide.
- Vous pouvez trouver des feuilles de plastique de 2 à 3 mm (0,079 à 0,118 po) en ligne et dans les magasins de bricolage et de bricolage.
- Découpez autant de carrés de plastique que le nombre de cellules que vous utiliserez, ce qui dépend de la puissance que vous souhaitez produire. Pour fabriquer un simple chargeur solaire, par exemple, vous aurez besoin d'une cellule 6 volts 110 mm × 80 mm (4,3 in × 3,1 in) ou d'une paire de 3 volts 60 mm × 60 mm (2,4 en × 2,4 in) micro-cellules.
3
Graisser et souder les cellules ensemble pour créer un circuit. Si vous utilisez des cellules non câblées, graissez d'abord les zones autour des contacts métalliques avec un stylo à flux. Ensuite, faites fondre une petite quantité de soudure sur l'un des contacts métalliques de la cellule, chauffez l'extrémité d'un brin de fil à languettes et reliez le fil au contact.
- Si vous câblez plusieurs cellules non câblées ou pré-câblées, reliez-les avec 2 fils à languettes. Par exemple, 2 fils relient les contacts de la première cellule à la deuxième cellule, puis une autre paire de fils relie la deuxième cellule à la troisième.
Variante: Si vous n'utilisez qu'une seule cellule solaire, soudez le fil électrique isolé aux contacts métalliques. Ensuite, vous pouvez faire passer les fils directement vers un contrôleur de charge.
4
Fixez la cellule à la découpe en plastique avec de la super colle à base de silicone. Appliquez une petite noisette de super glue sur 2 coins opposés au dos d'une cellule. Appuyez ensuite sur le support en plastique, pressez-les doucement ensemble et assurez-vous que les surfaces sont alignées sans espace entre elles.
- Laissez la super colle durcir pendant 24 heures, ou selon les instructions de votre produit.
5
Peignez la cellule uniformément avec de l'époxy en 2 parties, puis laissez-la durcir pendant 24 heures. Assurez-vous d'utiliser un époxy qui durcit en 24 heures au lieu d'un produit à séchage rapide. Mélangez l'époxy en 2 parties dans un petit récipient propre selon les instructions du produit. Ensuite, utilisez une cheville ou une brosse propre pour appliquer une couche uniforme de 1 mm (0,039 in) sur la cellule solaire et le support en plastique.
- Si vous avez connecté plusieurs cellules, peignez les cellules individuellement si vous souhaitez créer un panneau solaire portable et pliable. Sinon, vous pouvez placer les cellules sur un support en plastique ou en verre et peindre l'ensemble plat avec de l'époxy.
6
Connectez le panneau à un contrôleur de charge et à une batterie rechargeable. Après avoir laissé durcir l'époxy pendant 24 heures, le panneau solaire est prêt à l'emploi. Tout d'abord, fixez les fils de sortie positifs et négatifs d'un contrôleur de charge aux bornes correspondantes d'une batterie rechargeable de 12 volts. Ensuite, connectez le fil positif menant de la cellule solaire au port négatif du contrôleur de charge, puis connectez le fil négatif de la cellule au port positif du contrôleur de charge.
- Les cellules solaires achetées en magasin ont des fils ou des contacts positifs et négatifs. Vérifiez l'étiquette de votre produit pour déterminer quel contact ou quel fil est lequel, ou utilisez un multimètre pour déterminer la charge d'un terminal.
- En règle générale, vous insérez les fils du panneau solaire dans les ports cylindriques du contrôleur de charge, puis les serrez à l'aide d'un tournevis.
- En ce qui concerne la connexion à la batterie, les fils de sortie de certains contrôleurs de charge ont des pinces intégrées qui se fixent aux bornes de la batterie. Pour d'autres, les extrémités des fils sont torsadées autour des bornes ou ont des connecteurs annulaires qui s'adaptent sur les bornes.
- Le contrôleur de charge gère le courant vers la batterie et empêche l'électricité de retourner au panneau solaire lorsque la batterie ne se charge pas.

Peignez les cellules individuellement si vous souhaitez créer un panneau solaire portable — Si vous avez connecté plusieurs cellules, peignez les cellules individuellement si vous souhaitez créer un panneau solaire portable et pliable.

Conseils

Les petits panneaux solaires sont parfaits pour les projets de classe ou d'expo-sciences et peuvent fonctionner comme de petits chargeurs.
Gardez à l'esprit que les cellules et panneaux solaires de bricolage ne sont pas assez puissants pour fournir des sources d'électricité majeures. De plus, il est préférable de consulter un professionnel si vous souhaitez construire un système d'énergie solaire substantiel.

Mises en garde

Soyez prudent lorsque vous travaillez avec des lames artisanales, des fers à souder et d'autres outils dangereux.
Si vous n'êtes pas habitué à construire des circuits électriques, il est préférable d'éviter d'alimenter les téléphones et les appareils électroniques avec la technologie solaire DIY. Un câblage défectueux peut présenter un risque d'incendie ou endommager votre appareil.

Choses dont vous aurez besoin

Cellule solaire DIY au dioxyde de titane

0,5 grammes de nanopoudre de dioxyde de titane (ou beignets en poudre)
Vodka ou alcool de grain à haut degré de résistance
Savon à vaisselle transparent
Verre conducteur
Ruban adhésif transparent
Pipette
Lame de microscope ou couteau émoussé
Plaque chauffante (ou élément de four de cuisinière électrique)
Crayon graphite
La solution de Lugol
Clips liant
Multimètre

Assemblage de micro-cellules du commerce

Micro cellule solaire polycristalline
Panneau en plastique de 2 à 3 mm (0,079 à 0,118 in) d'épaisseur
Couteau tout usage
Règle
Fer à souder (facultatif)
Graisse
Tablier ou fil isolé
super colle
Epoxy en 2 parties
Contrôleur de charge
Batterie rechargeable

Lisez aussi: Comment appliquer les mathématiques et la géométrie au basket-ball?