Zelfgemaakte zonnecel

Samir Abnaamar

Ik ben alle drie de links die je hebt verstuurd langs gegaan en merkte in de descriptie van de eerste dat die zonnecel kennelijk kort na de video kapot ging, maar ik heb wel een andere bouw gevonden op datzelfde kanaal die tot nu toe best goed lijkt.

https://www.youtube.com/watch?v=mQ_mbDAB1us

Ik ben alle benodigdheden langs gegaan en ik denk dat alles wel te verkrijgen is (de zinkoxide is de enige lastige). Ik zou het zeer waarderen als je even de video zou kunnen scannen om te zien of dit misschien toch een slecht idee is. Echt bedankt nog voor de hulp met ons PWS we zijn er veel mee op geschoten.

Groetjes,
Samir Abnaamar

lennardd

Hoi @samir-abnaamar,

Ziet er goed uit!
Ik denk dat het zeker mogelijk is om hiermee een werkend zonnepaneel te maken. Besef alleen wel dat je nooit precies het voltage zult halen die de makers in de video hebben gehaald, je zult er waarschijnlijk altijd iets onder zitten. Maar dat zou geen probleem moeten zijn. Hadden jullie ook al een ontwerp voor het lichtzoekende deel van de opstelling?

Ik hoop dat ik jullie hiermee heb kunnen helpen, maar als jullie verder nog vragen hebben, hoor ik het graag!

Groetjes,
Lennard

Samir Abnaamar

Hallo @lennardd,
Het lichtzoekende mechanisme is af en die doet het, maar de zonnecel levert problemen op. Ik heb mijn best gedaan om het filmpje te volgen maar hij levert geen elektriciteit.

Wat verschillen tussen wat wij kregen en wat er in het filmpje gebeurde:
-de koper werd na het ets process (de reactie met ijzer(III)chloride) bij ons licht groen terwijl het in het filmpje bruin-geel werd.

-in het filmpje nadat hij de cel besmeerd met zinkoxide zie je er bijna niets meer van op de cel terwijl bij ons de witte zinkoxide nog opmerkelijk zichtbaar is aan het oppervlak tenzij we het navegen met papier (maar wat is dan nog het punt?). Ook na drogen blijf je de witte zinkoxide aan het oppervlak zien. We hebben ook geprobeerd de laag zinkoxide heel dun te maken zodat het er wel uit zag zoals in de video, maar die cel werkte ook na afloop niet.

-Ik (en de toa die mij hielp) dachten dat de nagellak meer een beschermlaag is en dus hebben we dat er nog niet op gedaan.

Heb jij misschien een idee over wat er fout is gegaan? Verder had ik een paar vragen:

Is de functie van de koper die niet is gereageerd alleen om de stroom die wordt gegenereerd te geleiden, of speelt het ook een rol in de interactie tussen de P en N type halfgeleiders?
Hoe zou dit moeten werken? Een P en een N type halfgeleider simpelweg op elkaar leggen levert toch geen PN junction op? Ze moeten toch een gehele stof maken waarbij een kant P type is en een kant N type, of klopt fat niet?

Alvast bedankt voor de hulp.

Groetjes,
Samir Abnaamar

lennardd

Hoi @samir-abnaamar,

Vervelend om te horen!
Om je vragen te kunnen beantwoorden is het goed om stap voor stap door de reactie te lopen. Uiteindelijk is het doel om een PN junction te maken, dus we hebben een p-type halfgeleider en een n-type halfgeleider nodig. Dit doet de maker van het filmpje in de volgende stappen:

Het PCB bord met het laagje koper wordt ondergedompeld in ijzer(III)chloride. Door een lange tijd goed te schudden zal het koper goed reageren met het ijzer(III)chloride en grotendeels worden omgezet in koperchloride (zie deze link voor meer informatie over de chemische reactie). Het nu gevormde koperchloride is als het goed is bruin-geel van kleur en een p-type halfgeleider.
Op het koperchloride wordt vervolgens zinkoxide aangebracht (n-type halfgeleider) en door dit te laten drogen met een haardroger zal het samen met het koperchloride een PN junction vormen.
De stift die nog op het koper zat wordt weggepoetst en er komt een laagje koper tevoorschijn dat nog niet gereageerd heeft tot koperchloride en waar geen zinkoxide op zit. Dit wordt gebruikt als geleider, waarbij de ene kant de positieve pool vormt en de andere kant de negatieve pool.
Ten slotte wordt een laagje nailpolish toegevoegd ter bescherming.

Om nu te onderzoeken waar het fout gegaan is, denk ik dat je eerste opmerking genoeg informatie geeft. Het koper blijkt namelijk niet te reageren tot koperchloride (geel-bruin), maar tot koperoxide (groen) en dit werkt blijkbaar minder goed dan koperchloride. Om dit te voorkomen moet je er voor zorgen dat het koper tijdens het etsproces niet met omgevingslucht in aanraking komt en heel de tijd goed ondergedompeld blijft in ijzer(III)chloride. Ook is het belangrijk dat je goed schudt, zodat het koper iedere keer in aanraking komt met verse chloride ionen. Als de reactie werkt, zal het ijzer(III)chloride als het goed is iets donkerder van kleur worden. Ook denk ik dat het heel belangrijk is om direct na het spoelen met water de zinkoxide aan te brengen en zodra het zonnepaneel af is meteen de nailpolish aan te brengen (mits het koper niet groen gekleurd is) om reacties met zuurstof uit de lucht te voorkomen. Voor wat betreft het zinkoxide, probeer daar inderdaad een dunne laag van aan te brengen, maar ik denk wel dat geldt: beter te veel dan te weinig, dus navegen met papier lijkt me inderdaad niet zo'n goed idee.

Hopelijk heb ik je hiermee kunnen helpen, veel succes met de nieuwe poging! En mocht je verder toch nog vragen hebben, dan hoor ik het graag!

Groetjes,
Lennard

Samir Abnaamar

@lennardd,

Bedankt voor de uitgebreide informatie!
ik heb het opnieuw geprobeerd en heb de tint op de foto gekregen op een testplaat (vandaar dat het er een beetje rommelig uitziet). Is dit ongeveer goed? of is het te bruin en donker? Verder merkte ik dat je zei dat ik eerst de zinkoxide moet aanleggen en dan pas de marker moet weghalen, in het filmpje is het andersom. Is de eerste beter? ten tweede kan ik in plaats van nailpolish de plaat lamineren, is dit niet beter en/of mooier? Of is het toch handger om voor nailpolish te gaan? Ten slotte wilde ik voor de zekerheid vragen of ik bij het meten van de spanning bijvoorbeeld gewoon een alligatorclip kan haken aan de blote koper van de plus en een andere clip aan de min, of is het noodzakelijk twee draden te solderen?

Groetjes,
Samir Abnaamar

lennardd

Hoi @samir-abnaamar,

Dat ziet er al goed uit!
Voor wat betreft de volgorde voor het verwijderen van de marker en de zinkoxide, ik denk niet dat dit veel verschil zal maken voor de reactie, maar voor de zekerheid zou ik aanraden om de volgorde van het filmpje te volgen. Lamineren is denk ik een goed alternatief voor nailpolish, maar ook dit zou niet zo veel uit moeten maken. Ten slotte zou je de spanning inderdaad met een alligatorclip kunnen meten, maar solderen ziet er misschien iets netter uit, zeker ook als je daarna het plaatje als geheel wilt lamineren.

Laat maar weten als je weer een stap verder bent!

Groetjes,
Lennard

Samir Abnaamar

@lennardd,

Ik heb het geprobeerd en het is helaas weer niet gelukt.
de koperchloride gaat goed nu, maar de zinkoxide stap verloopt nog steeds niet zoals in het filmpje.

Dit is hoe het eruit ziet nadat ik meerdere malen de zinkoxide eraf had geveegd zoals in de video (zoals je ziet is er bij hem veel minder wit). Na het drogen met een feun zag het er hetzelfde uit (even nat). En kreeg ik dus na de nailpolish stap dit:

Hierna haakte ik wee alligatorclips aan de plus en min staart en kreeg ik geen spanningsmeting.
Ik heb voor zinkoxide zinkolie gebruikt met 600 mg/g zinkoxide. Kan het zijn dat de zinkolie niet geschikt is voor dit experiment? Wat voor verschil hoor ik te zien na de feun stap? Hoort het droog genoeg te zijn dat als je met je vinger er over heen gaat er niks vanaf komt? Op school hebben we vaste zinkoxide die ik kan oplossen in water waardoor er smeersel ontstaat. Ik had de zonnecel waar ik die op had gebruikt in een droogkast (37 graden) gezet voor een dag en die kreeg je ook gewoon nog op je vinger (alleen was dit meer stoffig dan nat). Is het toch beter deze te gebruiken?

Groetjes,
Samir Abnaamar

lennardd

Hoi @samir-abnaamar,

Vervelend om te horen dat de stap met zinkoxide nog steeds niet goed verloopt!
Toch denk ik wel dat ik weet wat er fout gaat. Je gebruikt namelijk zinkolie en geen pure zinkoxide. In zinkolie zit niet alleen zinkoxide, maar ook een aantal verschillende oliën. Waarschijnlijk zijn die verantwoordelijke voor de witte laag op het zonnepaneel (dit kun je checken door te voelen of het vettig aanvoelt of niet). Ik denk dus dat je inderdaad beter de pure zinkoxide kunt gebruiken. Na het föhnen zal er dan een droge laag zinkoxide achterblijven. Als het goed is heeft de reactie dan al plaatsgevonden, dus het poeder wat overblijft kun je er dan voorzichtig afkloppen door het plaatje verticaal op de tafel te tikken.

Toch vraag ik mezelf ook nog af hoe je de spanningsmeter hebt aangesloten op de plus en min staart. Als je hier namelijk al een laag nailpolish op hebt aangebracht, zal het koper niet meer geleiden. Vandaar dat ook werd aangeraden om de draadjes te solderen, je kunt dan het hele zonnepaneel beschermen met nailpolish. Als je niet soldeert, moet je zorgen dat het uiteinde niet met nailpolish wordt ingestreken, omdat nailpolish een isolator is. Misschien dat dit het ook al kan oplossen?

Hopelijk heb ik je hiermee kunnen helpen, maar als je verder nog vragen hebt, hoor ik het graag!

Groetjes,
Lennard

Samir Abnaamar

@lennardd,
Bedankt voor de uitleg. Ik ga het zo uitproberen, maar ik had nog wat vragen:

Vindt er door het verhitten van zinkoxide en de koperchloride een reactie plaats tussen hen? Ik wil dit gewoon zeker weten voor het verslag.
-Is het nodig de nailpolish aan te brengen om te meten of hij werkt? Het is namelijk praktische om dit al te weten voordat ik de nailpolish aanleg voor het geval dat hij niet werkt.
-Hoe weet ik of de zinkoxide is gereageerd? Moet ik gewoon voor de zekerheid ongeveer 5 tot 10 minuten met feun erop blazen?

Bedankt voor de hulp.
Groetjes,
Samir Abnaamar

lennardd

Hoi @samir-abnaamar,

Het aanbrengen van de nailpolish is inderdaad niet nodig om te weten of het werkt. Je kunt beter eerst testen of je een spanning kunt meten, vervolgens de draadjes solderen en daarna pas nailpolish aanbrengen. Als je ziet dat je nog steeds geen spanning meet, kun je de twee volgende stappen overslaan, dat scheelt wat tijd. Voor wat betreft de reactie met zinkoxide, op het filmpje lijkt het erop dat ze net zo lang met de föhn op het zinkoxide blazen totdat het droog is, dus totdat het water uit de oplossing verdwenen is.

Succes!

Groetjes,
Lennard