شنبه ۲۹ ارديبهشت ۱۴۰۳   |  كاربر مهمان  |    
 جستجو بر اساس تاريخ مطلب
 مطالب پیشنهادی
 انرژی ارزان و پاک
انرژی ارزان و پاکمشاهده‌ي علمي
سلول خورشیدی چیست و چگونه می‌توانیم در خانه یک سلول خورشیدی بسازیم؟


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

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:
1389/2/4لينک مستقيم
فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1394/2/31
مـتـن : سلام:
از اینکه زحمت کشیدید وکلی اطلاعات را به مارساندید ممنون ولی همه یک سوال مشترک داشتند که جواب نگرفتند وآن هم ساخت یک دستگاه برای برق مصرفی منزل.
اگر میخواستیم از شما سوال نکنیم خوب فروشگاها را که بلدیم میخواهیم بدانیم که میشود دستگاهی ساخت یا نه؟
فقط همین
مرسی
پاسـخ : سلام، در مورد ساخت دستگاه به معناي اجرايي در سايت نمي‌شه كل مطالب رو آورد. سلول‌هاي خورشيدي و اجراي مهندسي اون نياز به پايه‌هاي علمي بيشتري داره:‌ فيزيك الكتريسيته/مدار/ نيم رساناها/ الكترونيك.


فرستنده :
محمّد بنی طرفی HyperLink HyperLink 1391/3/10
مـتـن : آیا می توان درمورد ذخیره ی برق بیشتر توضیح بدهید ؟
پاسـخ : اين سؤال به شكل‌هاي مختلف در بخش فيزيك فعاليت‌هاي علمي پاسخ داده شده. مطالب زيادي در اون بخش نوشته شده.
فرستنده :
جوجو HyperLink HyperLink 1391/3/10
مـتـن : خیلی ممنون!به درد من یکی که خیلی میخوره.بازم ممنون
فرستنده :
فاطمه HyperLink HyperLink 1391/3/10
مـتـن : خیلی باحالی همونی که میخواستم بود!فک کنم نمرمو بگیرم.
فرستنده :
amir HyperLink HyperLink 1390/11/17
مـتـن : عالی بود
فرستنده :
HP HyperLink HyperLink 1390/11/17
مـتـن : آیا روش ساده تری باامکانات کمتر وجود دارد (جواب فوری میخوام
پاسـخ : بله. مطالبي در مورد مواد فلوئورسنت هم داريم كه فيزيكي-شيميايي به حجساب ميان. غواص‌ها و غارنوردها بيشتر استفاده ميكنند. نور خورشيد رو ميگرند و شب نور ميدن. الان حتي بصورت جاكليدي هم توليد شده. ولي دو مطلب در اين مورر در همين بخش، فيزيك و شيمي داريم. در بخش فيزيك هم در مورد سلولهاي خورشيد و انواع روشهاي استفاده از نور خورشيد توضيح داده شده
فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1390/11/17
مـتـن : ممنون از اطلاعات مفید تون درست که ولتازاین باتزی کم ایا باهمین مقدار کم هم میتوان یک وسیله ای مثل چراغ را روشن کرد
پاسـخ :سلام. ممنون. براي ولتاژهاي كم بله ميشه استفاده كرد. تعدادي از وسايل كمپ كه كوهنوردان و صحرانوردان استفاده ميكنند از نوع باطري‌ها سود مي‌برند.
فرستنده :
سعید09194143997 HyperLink HyperLink 1389/9/7
مـتـن : دوستان عزیز . روشی که در بالاتشریح شد ان جیزی نیست که بشود انرا بصورت انبوه ساخت و از ان برای تولید برق استفاده کرد. لطفا هرکس روش ساخت سلول های مشابه سلول های موجود در بازار را دارد بهر طریق ممکن بمن یاد بدهد تا برق گران نشده انرا بسازم و ممنون شما بشوم . سپاسگذارم
فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1389/8/27
مـتـن : دوست من . من میخوام واقعا برق تولید کنم که هزینه برق خانه رو ک کنم. فکر کنم که این روش عملی و صنعتی نباشه . باید سلول نوری مشابه با سلول های اداره برق بسازیم
پاسـخ :سلام دوست عزیز. از اینکه این مطلب رو خوندی و نظرت رو بیان کردی متشکرم. دقیقا همینطوره و بدیهیِ که با این مقدار ولتاژ!!! نمی شه برق تولید کرد و بنده هم قصد آموزش تولید برق یا ارائه روش تولید برق در اندازه مصرف خانگی رو نداشتم. برای تولید برق برای منزل توصیه می کنم ابتدا سری به کنتر برقتون بزنید و مقدار مصرفتون در یک ماه رو محاسبه کنید. بعد هم سری به بازار بزنید و از قیمت سلول های خورشیدی موجود در بازار اطلاع کسب کنید. بعد حساب کنید که با بودجه تون چه تعداد سلول خورشیدی می تونید بخرید و جمع بزنید ببینید این تعداد سلول خورشیدی چه مقدار برق تولید خواهد کرد. بقیه کار خلاصه می شه به بستن این سلول ها در کنار هم روی یک پنل( به اصطلاح مدول خورشیدی) ، نصب این مدول روی بام یا در محلی که به اندازه کافی آفتابگیر باشه و در نهایت با کمک یک تکنسین برق تصمیم بگیرید که چطور این انرژی رو در منزل به مصرف برسونید. مثلا اگر آب گرمکن برقی دارید که مصرف بیسیار بالایی داره به جای برق شبکه از برق تولیدی مدول خورشیدی برای گرم کردن آب استفاده کنید یا موارد دیگه ای که با مشورت با یک متخصص برق می تونید به نتیجه برسید. اما اگه قصد دارید سلول های خورشیدیدست ساز خودتون رو بسازید من از همین الان بهتون خسته نباشید و خدا قوت می گم. اگر سری به بازار زدید و تونستید لیست قیمتی تهیه کنید ازتون ممنون می شم تا در این جا بتونیم با بقیه دوستان این اطلاعات رو به اشتراک بذاریم. باز هم از توجه و وقتی که گذاشتی ممنون.
فرستنده :
محمدي HyperLink HyperLink 1389/8/17
مـتـن : ممنون از اطلاعاتي كه در سايت گذاشتيد
لطفا در مورد ساخت يك سلول خورشيدي براي استفاده در منزل كامل توضيح بديد محبت بفرمايد منابع تهيه لوازم و مواد را هم معرفي نمائيد
خيلي از شما متشكم
فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1389/8/11
مـتـن : مرسی.خوب بود
فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1389/8/11
مـتـن : خیلی الکیه
فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1389/6/14
مـتـن : چيزي كه مي خواستم در سايت شما بود
مرسي
پاسـخ : خوشحالم.موفق باشی.
فرستنده :
رسول HyperLink HyperLink 1389/2/11
مـتـن : سلام و خسته نباشید بسیار عالی بود اگر روش های دیگری هم هست که بشود مواد اولیه را خرید و درست کرد و مثلا به جای مس از چیز دیگری استفاده کرد و یا به جای نمک از افزودنی دیگری بنویسید
پاسـخ : سلام رسول جان و خسته نباشید به شما. در پائین همین صفحه (قسمت منابع) روش دیگری (به زبان انگلیسی) لینک شده است.
نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 محتواي زنده مشاهده علمي

 فعاليت هاي علمي
 تماس با ما
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  92
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  92

سرویس‌های رشد:

فهرست:

وزارت آموزش و پرورش > سازمان پژوهش و برنامه‌ريزی آموزشی
شبکه ملی مدارس ایران (رشد)