Pozor! Jste na staveništi. Více informací zde.
logo RVP.CZ
Přihlásit se
Titulka > Modul články > Gymnaziální vzdělávání

Zobrazit na úvodní stránce článků

Titulka > Modul články > Gymnaziální vzdělávání > Jak si vyrobit sluneční článek

Jak si vyrobit sluneční článek

Praktický příspěvek
inspirace
uč.hodina
Autor Jana Toušková

Vzdělávací projekt Talnet nabízí přírodovědné aktivity šité na míru nadaným a zvídavým žákům ve věku 13 - 19 let, a rozšiřuje tak nabídku vzdělávání pro tuto skupinu dětí. Hlavními vzdělávacími příležitostmi, které Talnet nabízí, jsou především online kurzy na různá přírodovědná témata a exkurze s online přípravou1.

V rámci kurzu Moderní fyzika si účastníci mohli pod odborným dohledem sami vyrobit sluneční článek. Nabízíme vám své zkušenosti, protože si myslíme, že by bylo možné a přínosné využít tuto aktivitu i v hodinách fyziky. K tomu, aby učitel tímto způsobem obohatil výuku fyziky, stačí pořídit si stavebnici Man Solar, kterou je možné jednoduše objednat přes internet.

Co to vlastně takový sluneční článek je? Je to zařízení, které slouží k přeměně energie slunečního záření v energii elektrickou. Jeho základem je obvykle polovodič s přechodem P-N, tedy s přechodem mezi částí s vodivostí typu P a vodivostí typu N, což vede k vytvoření vnitřního elektrického pole. Nejznámějším materiálem pro sluneční články je krystalický křemík. Světlo, které na křemíkovou destičku dopadne, se v ní zčásti pohltí, takže jí předá část své energie. Tato energie uvolní vázané nosiče nábojů (elektrony a díry), které se vlivem vnitřního pole vzájemně oddělí a protéká elektrický proud. Sluneční články se kromě křemíku vyrábějí také z některých sloučenin jako např. GaAs, CdTe nebo CuInSe2 a v posledních letech také z organických polymerních materiálů. Zvláštní skupinu tvoří výrobně levné Gratzelovy cely.

o
Obr. 1: Nákres procesů probíhajících uvnitř Gratzelovy cely.

A právě články tohoto typu si žáci snadno sami udělali.2 Potřebovali k tomu především nějaké přírodní barvivo obsažené třeba v ostružinách, malinách, černém rybízu nebo ibišku, a pak také oxid titaničitý tvořený nanočásticemi o průměru asi 20 nm ( 2x10-8m). Tento oxid je neškodná chemikálie obsažená např. v zubních pastách, nebo v nátěrových hmotách. Vrstva TiO2 byla nanesena na skleněnou podložku pokrytou propustnou vodivou elektrodou a "vypékána " v peci o teplotě asi 450 stupňů po dobu 10 minut. Pak byla tato podložka namáčena do vodného roztoku barviva, které "obalilo" částice TiO2. Druhou elektrodu tvořilo opět sklo s vodivou vrstvou, ale ještě pokrytou grafitem (pomocí obyčejné tužky). Obě elektrody byly spojeny svorkou a prostor mezi nimi byl zalit elektricky vodivou kapalinou-lihovým roztokem jódu.

o
Obr. 2: Barvení sklíček s vrstvou TiO2

o
Obr. 3: Připojení článku pro měření proudu

Pak už bylo možno změřit napětí nebo proud, který článek poskytl po osvětlení stolní lampou. A nebyly to malé hodnoty. Když se spojilo takových článků více, rozezvučely malý zvonek, nebo mohly napájet kalkulačku. A když byl článek vystaven slunci, byly proud a napětí samozřejmě ještě vyšší.

o

 

Obr. 4: Propojené články

Žákům se práce líbila, dělali ji s nadšením a opravdu se jim také dařila. Dokázali vyrobit články sami, jen s několika praktickými radami instruktorů, kteří aktivitu vedli. Ostatně, na přiložených fotografiích je můžete vidět při práci. Nechtěli byste si to také zkusit? Je to docela zábavné.

o
Obr. 5: Studenti při práci

1 Více informací o projektu Talnet a o aktuálních aktivitách, do kterých se vaši žáci mohou zapojit, najdete na našich webových stránkách www.talnet.cz            
2 Všechno potřebné k přípravě těchto článků je obsaženo v soupravě, kterou je možno koupit od holandské firmy Man Solar (e-mail: mansolar@ecn.nl, www.mansolar.com). Místo pece je v soupravě specielní malý lihový vařič. Souprava v ceně asi 50 až 100 € (podle vybavení) obsahuje podrobný návod, kde najdete také fyzikální základ činnosti článků.

V případě pochybností o aktuálnosti či funkčnosti příspěvku využijte tlačítko „Napište nám“.
Napište nám