Comment fabriquer des cellules solaires

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Les cellules solaires transforment l'énergie solaire en électricité, de la même façon que les plantes transforment cette même énergie solaire en nourriture au travers de la photosynthèse. Le principe de fonctionnement des cellules solaires repose sur une utilisation de l'énergie solaire pour faire bouger des électrons dans des matériaux semi-conducteurs en les déplaçant de leur orbite basse vers une orbite plus haute, ce qui génère de l'électricité. Les cellules solaires sur le marché utilisent du silicone en tant que semi-conducteur, mais voici une façon de fabriquer des cellules solaires avec des matériaux plus accessibles pour que vous puissiez voir par vous-même si cela fonctionne.

Partie 1

Partie 1 sur 3:
Recouvrir les plaques de verre

1
Procurez-vous deux plaques de verre de même taille. L'idéal serait d'avoir des lames de verre utilisées pour les microscopes.
2
Nettoyez les surfaces des deux plaques de verre avec de l'alcool. Une fois que les lames sont propres, manipulez-les seulement en les tenant par les bords.
3
Testez la conductivité des faces des plaques de verre. Mettez en contact les tiges d'un multimètre avec la surface de la plaque. Une fois que vous avez trouvé quel côté est le côté conducteur, posez les plaques l'une à côté de l'autre, une plaque dont le côté conducteur sera sur le dessus et une plaque dont le côté conducteur sera en dessous.
4
Collez du ruban adhésif transparent sur les plaques de verre. Cela maintiendra les plaques en place pour l'étape suivante.
- Disposez l'adhésif dans le sens de la longueur de la plaque en le laissant dépasser d'un millimètre sur le côté.
- Laissez le ruban adhésif dépasser de 4 à 5 mm du côté conducteur sur la plaque où il se trouve au-dessus.
5
Appliquez une solution de dioxyde de titane. Versez-en deux gouttes sur la plaque où le côté conducteur est sur le dessus, puis étalez-le uniformément. Recouvrez la seconde plaque de dioxyde de titane.
- Avant d'appliquer la solution de dioxyde de titane, vous pouvez aussi recouvrir les plaques d'oxyde de zinc.
6
Retirez le ruban adhésif et séparez les plaques. À partir de maintenant, vous allez traiter les plaques différemment.
- Posez la plaque avec le côté conducteur dessus sur une plaque électrique pour faire cuire le titane pendant la nuit.
- Enlevez le dioxyde de titane de la plaque avec le côté conducteur dessous et mettez-la quelque part où elle ne va pas se salir.
7
Remplissez une assiette creuse de colorant. Vous pouvez utiliser du colorant fait avec du jus de framboise, de mure ou de grenade ou en faisant infuser du thé aux pétales d'hibiscus rouge.
8
Faites tremper dans le colorant la plaque avec le dioxyde de titane sur le dessous pendant 10 minutes.
9
Nettoyez l'autre plaque avec de l'alcool. Procédez pendant que la première plaque trempe dans le colorant.
10
Testez de nouveau la plaque que vous venez de nettoyer pour trouver son côté conducteur. Écrivez un signe + sur le côté non conducteur de la plaque.
11
Appliquez une couche très fine de carbone sur le côté conducteur de la plaque que vous venez de nettoyer. Vous pouvez procéder en grattant la surface avec un crayon à papier ou en appliquant un lubrifiant solide à base de carbone. Couvrez-en toute la surface.
12
Sortez du colorant la plaque recouverte de dioxyde de titane. Rincez-la deux fois, la première fois avec de l'eau désionisée et la seconde fois avec de l'alcool. Séchez la plaque avec un mouchoir propre après l'avoir rincée.

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Partie 2

Partie 2 sur 3:
Assembler la cellule solaire

1
Mettez la plaque recouverte de carbone en contact avec la plaque recouverte de dioxyde de titane pour que les différentes couches se touchent. Les plaques devraient être légèrement décalées sur 5 mm. Maintenez-les en place avec des trombones.
2
Appliquez 2 gouttes d'une solution d'iodure sur la face exposée. Laissez la solution pénétrer entre les deux plaques de verre jusqu'à ce qu'elle en recouvre tout l'intérieur. Il vous faudra peut-être retirer les trombones et soulever doucement une des plaques pour que la solution puisse bien recouvrir les faces intérieures.
- La solution d'iodure va permettre aux électrons de passer de la plaque recouverte de dioxyde de titane vers la plaque recouverte de carbone une fois que la cellule est exposée à la lumière. Ce genre de solution est appelée un électrolyte.
3
Séchez l'excès de solution que vous pourriez voir sur les plaques.

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Partie 3

Partie 3 sur 3:
Activer et tester la cellule solaire

1
Fixez une pince alligator sur l'un des côtés de la portion recouverte de la cellule solaire.
2
Connectez le fil noir du multimètre sur la pince connectée à la face recouverte de dioxyde de titane. Cette plaque sera l'électrode négative de la cellule.
3
Connectez le fil rouge. Reliez-le à la pince connectée à la face recouverte de carbone. Cette plaque sera l'électrode positive de la cellule solaire, aussi appelée anode (lors d'une étape précédente, vous l'avez marquée avec un signe +).
4
Posez la cellule solaire près d'une source de lumière, en plaçant l'électrode négative en face de la lumière. Dans une salle de classe, vous pouvez poser la cellule solaire au-dessus de la lentille d'un rétroprojecteur. À la maison, vous pouvez utiliser une autre source de lumière, comme une ampoule électrique ou le soleil.
5
Mesurez le courant et sa tension générés par la cellule solaire en vous servant d'un multimètre. Prenez des mesures avant et après l'exposition à la source de lumière.

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Conseils

Vous pouvez aussi fabriquer une cellule solaire en utilisant 2 petites plaques de cuivre brossé et en posant l'une des deux plaques sur une plaque électrique pendant une demi-heure jusqu'à ce que le cuivre devienne noir. Laissez-la refroidir et faites partir la couche noire d'oxyde de cuivre II tout en laissant la couche en dessous d'oxyde de cuivre I de couleur rouge, elle servira de semiconducteur. Il n'est pas nécessaire de recouvrir la plaque de cuivre, vous aurez simplement besoin d'une solution saline qui servira d'électrolyte.

Avertissements

La plaque de verre ou la plaque de cuivre ne produisent pas beaucoup de courant. Le silicone est utilisé en tant que semiconducteur parce qu'il est beaucoup plus efficace que les autres matériaux utilisés dans cet article, cependant, les cellules solaires individuelles fabriquées avec du silicone sont montées ensemble pour fabriquer des panneaux solaires.