تبلیغات
پایگاه علمی سینوس

اسلایدر


 
برای تعجیل در فرج امام عصر (عج) یک صلوات با "وعجّل فرجهم" از ته دل بفرست

سلول خورشیدی چیست و چگونه می‌توانیم در خانه یک سلول خورشیدی بسازیم؟

نویسنده : سرباز گمنام | تاریخ : 11:03 ب.ظ - جمعه 11 اسفند 1391

ابتدا توضیح کوتاهی درباره‌ی سلول‌های خورشیدی میدم و سپس به روش ساختن سلول خورشیدی می‌پردازم:
سلول خورشیدی وسیله‌ای است برای تبدیل مستقیم انرژی خورشید به انرژی الکتریکی که از طریق واکنش فتو‌ولتائیک صورت می‌گیرد.
پدیده‌ی فتوولتائیک (Photovoltaic effect) فرایندی است که حاصل آزاد شدن الکترون از قید هسته، در برخورد با (فوتون های) نور مرئی یا اشعه ی X در یک ماده ی نیمه رسانا است.
به‌طور کلی از نظر فناوری ساخت، 3 دسته سلول خورشیدی داریم که دو دسته‌ی اول در حال حاضر به صورت صنعتی تولید می‌شوند و دسته‌ی سوم در سطح آزمایشگاهی و پژوهشی تولید شده است.

سلول‌های خورشیدی نسل اول: سیلیکون کریستالی که از عنصر نیمه‌رسانای سیلیکون به‌طور گسترده در آن استفاده می‌شود. سیلیکون، عمومی‌ترین ماده نیمه‌رسانا است که به‌واسطهٔ فراوانی آن در سلول‌های (PV فتوولتائیک) مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر چه سلیکون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد، ولی سلول‌های سیلیکونی به خاطر فرآیند ساخت و خالص‌سازی سیلیکون، قیمت بالایی دارند .

سلول‌های خورشیدی نسل دوم: فناوری فیلم نازک که توسط این فناوری میزان مصرف سیلیکون و مواد نیمه‌رسانای دیگر در این حالت بسیار کمتر از مورد اول است، هزینه‌ی تولید کمتری دارد و از مواد آلی و قابل بازیافت به عنوان سطح پایه استفاده شده که خصوصیات کاربردی ویژه‌ای به سلول خورشیدی می‌دهد. برای مثال با داشتن قابلیت انعطاف‌پذیری فیلم، کاربرد این سلول‌ها را در سطوح شیشه‌ی خودروها، لباس‌ها و حتی ساعت مچی امکان‌پذیر می‌کند. از معایب آن بازده کمتر نسبت به سلول‌های سیلیکونی کریستال نسل اول است که هم اکنون محققان در تلاشند این راندمان را افزایش دهند.
سلول‌های خورشیدی نسل سوم: در سطوح پژوهشی تولید شده و با استفاده از فناوری‌های نانو و مواد پلیمری جدید، بازده آن را به‌طور چشمگیری بالا برده‌اند اما تولید آنها فعلا در سطح صنعتی صورت نگرفته است.
 
تعدادی از کاربردهای روزمره سلول‌های خورشیدی را در زیر می‌بینید.

شکل 1
شارژر خورشیدی
تلفن همراه 

شکل 2
تامین انرژی در
ساختمان ها

شکل 3 
تامین انرژی در
ماهواره‌ها و فضاپیماها

 
امروزه می‌توان سلول‌های خورشیدی با ولتاژهای متفاوت را که اغلب از نوع سیلیکونی است از فروشگاه‌های لوازم الکتریکی تهیه کرد اما ساخت یک سلول خورشیدی خانگی خالی از لطف نیست.
برای ساخت یک سلول خورشیدی به وسایل زیر نیاز دارید:
1. دو قطعه ورق مسی به ابعاد دلخواه

2. گرم‌کن یا اجاق برقی (از اجاق گازی استفاده نکنید) 
3. دو سیم سوسماری 
4. یک میکروآمپرسنج که جریان بین10-50 میکرو آمپر را اندازه‌گیری کند.
5. نمک معمولی
6. آب
7. سنباده‌ی کاغذی
8. قیچی ورق‌بر برای برش ورق مس
9. بطری پلاستیکی شفاف (بطری 2 لیتری یا بزرگتر)

برای شروع کار ابتدا یک ورق مس به ابعاد اجاق برقی خود ببرید. حدود 10×10 سانتی‌متر مناسب است. توجه داشته باشید که هر چه ابعاد ورق مس بزرگ‌تر باشد مقدار جریان و توان (وات) بیشتری خواهید داشت. بعد از تهیه ورق دست‌های خود را کاملا بشویید و خشک کنید و مطمئن شوید هیچ‌گونه چربی روی پوست دستتان نباشد (همین‌طور ورق مس). سطح ‌ورق را با پارچه‌ی خشک تمیز کنید سپس با سمباده کاغذی هر دو سطح ورق را کاملا سمباده بزنید تا اکسید مس از روی ورق کاملا زدوده شود و سطحی درخشان و قرمز مسی ایجاد شود.

حالا لازم است تا ورق مس را گرم کنید تا لایه‌ای از اکسید در سطح آن ایجاد شود. شاید کمی گیج‌کننده باشد اما لایه اکسیدی که ما می‌خواهیم ایجاد کنیم اکسید مس با فرمول cu2o خواهد بود. گرم‌کن یا اجاق برقی را تا آخرین توان گرم کرده و ورق مس را روی آن قرار دهید و بگذارید ورق کاملا سرخ شود. تغییرات مس را به دقت مشاهده کنید. می‌بینید که به‌تدریج رنگ قرمز به سبز درخشانی تبدیل می‌شود.

بگذارید ورق مس حدود نیم ساعت داغ شود. در انتها پوسته ای سیاه رنگ از اکسید بر روی مس تشکیل می شود. گرم‌کن را خاموش کنید و حتما بگذارید ورق به آرامی سرد شود. این کار باعث می‌شود تا لایه اکسید سیاه رنگ به راحتی از مس جدا شود و برای جدا کردن آن دردسر زیادی نخواهید کشید. در صورتی که تکه هایی از اکسید روی ورق باقی ماند تحت هیچ شرایطی ورق را خراش و سمباده نزنید. چون در زیر این لایه سیاهرنگ در واقع همان لایه مس مدنظر ما قرار دارد که لایه‌ای از مس متمایل به نارنجی است که اصطلاحا لایه حساس به نور یا Photosensitive  است که بخش اصلی سلول خورشیدی ما را تشکیل می‌دهد. 

از اینجا به بعد کار ساده است.

قطعه‌ی دیگری از مس با همان ابعاد قبلی ببرید. حالا هر دو ورق مس را کمی انحنا دهید تا در بطری پلاستیکی جای بگیرد. دقت کنید که این دو قطعه با هم تماس نداشته باشند. در حقیقت این دو فلز الکترودهای منفی و مثبت باتری خورشیدی شما هستند. حالا سیم‌های سوسماری را بردارید و  میکروآمپر سنج و ورق های مس را با هم اتصال دهید. ورق مس اکسید شده را به خروجی منفی (-) و ورق مسی دوم را به خروجی مثبت (+) آمپرسنج وصل کنید. 3-2 قاشق غذاخوری نمک را در مقداری آب گرم بریزید و به هم بزنید تا کاملا حل شود. سپس آب نمک حاضر شده را در بطری پلاستیکی بریزید و دقت کنید که گیره‌های سوسماری خیس نشوند. لازم نیست که تا لبه بطری را از آب پر کنید، کمی از لبه ظرفتان را خالی بگذارید. حالا دستگاهی که ساختید را زیر نور خورشید امتحان کنید و بالا رفتن عقربه آمپرسنج را مشاهده کنید و عددی که نشان میِ‌دهد را یادداشت کنید.


ببینید چه راهی وجود داره که این مقدار رو بیشتر کنید.   
سعی کنید با نیمه‌رسانا های دیگه این کار رو تکرار کنید و روش‌تون رو بهبود بدید.
امیدوارم موفق باشید.

توضیح علمی پدیده: فوتون‌ها از نور خورشید با سلول خورشیدی برخورد کرده و توسط مواد نیمه‌رسانا مانند سیلیکون (و در اینجا  ورق اکسید مس) جذب می‌شوند. الکترون‌ها در این نیمه‌رسانا‌ها انرژی گرفته از قید هسته و مدار الکترونی خود رها شده در کل ماده به صورت شناور به حرکت در می‌آیند. الکترون‌ها آزادشده، وارد محلول نمک (الکترولیت) شده سپس وارد ورق مس تمیز می‌شوند، از طریق سیم به آمپرسنج و دوباره به ورق اکسید مس انتقال می‌یابند. فرق این باتری با باتری‌های معمولی این است که آغازگر جریان الکتریکی یک واکنش شیمیایی نیست بلکه فوتون‌های نور مرئی است. 
منبع:


اقتباس شده سایت رشد





دسته بندی : علوم ریاضی؛نور , علوم ریاضی؛برق ,
 

آخرین مطالب

» دانلود آهنگ "سلام عشق من،سلام دلخوشی"/امید معنوی/امام رضا (ع)/صوتی 3.8 مگابایت ( یکشنبه 24 مرداد 1395 )
» تخمین مسافت ( پنجشنبه 13 اسفند 1394 )
» تخمین مسافت طولی ( پنجشنبه 13 اسفند 1394 )
» سنگر شناسی ( چهارشنبه 12 اسفند 1394 )
» جزوه رزم انفرادی ( چهارشنبه 12 اسفند 1394 )
» آموزش نصب و بوت دوگانه سیستم‌عامل اوبونتو در کنار اندروید ( چهارشنبه 30 دی 1394 )
» دانلود و آموزش برنامه Bluestacks ( دوشنبه 7 دی 1394 )
» نصب سیستم عامل آندروید بر روی کامپیوتر ( دوشنبه 7 دی 1394 )
» دستورات ترمینال لینوکس بصورت کامل ( شنبه 5 دی 1394 )
» مرجع دستورات ترمینال لینوکس ( شنبه 5 دی 1394 )
» برترین توزیع های لینوکس در کاربری های مختلف 2014 ( شنبه 5 دی 1394 )
» کدام توزیع لینوکس را نصب کنم؟ ( شنبه 5 دی 1394 )
» دانلود کتاب عصر ظهور ( جمعه 27 آذر 1394 )
» دیدگاه آیت الله وحید در باره ولایت فقیه ( دوشنبه 23 آذر 1394 )
» تصویر و وصیتنامه شهید علی ناظری ( دوشنبه 23 آذر 1394 )
» جوانان و محبت اهل بیت (ع) ( جمعه 20 آذر 1394 )
» شعارهای حسینی 2 ( دوشنبه 3 فروردین 1394 )
» شعارهای حسینی 1 ( دوشنبه 3 فروردین 1394 )
» آیا خدا وجود دارد؟ ( سه شنبه 15 مرداد 1392 )
» دانستنی هایی از قران و نماز ( سه شنبه 15 مرداد 1392 )
» انگشت نگاری در قرآن ( شنبه 12 مرداد 1392 )
» تعدادی از معجرات علمی قرآن کریم ( جمعه 11 مرداد 1392 )
» 12 اشاره ی علمی قرآن ( جمعه 11 مرداد 1392 )
» قرآن و عسل ( جمعه 11 مرداد 1392 )
» ساختار موتور های پله ای چیست ؟ ( سه شنبه 10 اردیبهشت 1392 )
» سیم پیچ تسلا چیست؟ (Tesla Coil) ( سه شنبه 10 اردیبهشت 1392 )
» در سینه ات نهنگی می تپد! ( سه شنبه 22 اسفند 1391 )
» شعر "کوچه" از "فریدون مشیری" ( سه شنبه 22 اسفند 1391 )
» خرم خاتون و سلطان سلیمان عثمانی-جنگ عثمانی با صفویان ( چهارشنبه 16 اسفند 1391 )
» سلطان صلاح الدین ایوبی ( چهارشنبه 16 اسفند 1391 )