极客迷

       太阳能电池是一种将太阳能转换为电能的装置。你在商店可以买到的高效太阳能电池是非常昂贵的，制作工艺十分复杂。
       如果愿意牺牲太阳能电池的功效，我们可以在大约一个小时的时间里，利用身边的材料和工具来演示太阳能电池是怎样工作的。
       我们的太阳能电池利用的是氧化亚铜而不是硅。氧化亚铜是第一种用来验证光电效应的材料。伟大的物理学家爱因斯坦因为解释了光电效应而赢得了诺贝尔奖。
      第一步：需要的材料

• 一块铜片，大概30CM×15CM左右
• 两个弹簧夹引线
• 一个灵敏的微安安培计，可以读取10到50微安的电流
• 一个电炉，1000W以上
• 一个大的透明的塑料瓶，2L的矿泉水瓶就可以
• 食盐
• 自来水
• 砂纸
• 金属片切刀

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第二步：制作氧化亚铜
电炉如下图所示：
(点击看大图，下同）

       首先切下一片电炉烧嘴大小的铜片。把手洗干净，不要有任何的油脂或污渍。然后用肥皂或清洁剂洗铜片，不要留下任何油渍。再用砂纸打磨铜片，把所有的硫化物或表面腐蚀都去除。接着，把洗净的干燥的铜片放在电炉上，把电炉调到最大功率。

随着铜片的加热，我们可以看到漂亮的氧化层的形成。橙色，紫色，红色将会覆盖铜片。

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随着铜片温度的进一步升高，彩色被一层黑色的氧化铜取代。这并不是我们要的氧化物，随后它将剥落，显示出下面的五颜六色的氧化亚铜层。

最后一点彩色消失

当电炉变得炽热，铜片上将覆盖一层黑色的氧化铜。让它继续加热半个小时，铜片表面的氧化铜层将变厚。这点很重要，厚的氧化铜层能够很好地剥落，而薄的氧化铜层会紧贴在铜的表面。

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半个小时后，关掉电炉。把铜片留在电炉上让它慢慢降温，如果你把它过快地冷却，黑色的氧化物会粘住铜片。

随着铜片冷却，它逐渐收缩。黑色氧化铜也收缩，但它们以不同的速率收缩，这样就使得黑色的氧化铜脱落。

当铜片的温度降至室温，大部分的黑色氧化铜都脱落了。在流动的水下面轻轻地擦洗铜片上小的黑斑。不要试图用力地擦洗或弯曲铜片以去除所有的黑斑，这样会破坏铜片表面的氧化亚铜。

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第二步:组装
       切下另外一片铜片，大小与上一片一样。轻轻地弯曲两片铜片，使它们能嵌入塑料瓶且互不接触。面向电炉的氧化亚铜层最好面向塑料瓶的外面，因为它的表面最光滑，最干净。
       夹上两个弹簧夹，一个夹到新的铜片上，导线连到电流表的正极；一个夹到覆有氧化亚铜的铜片上，导线连到电流表的负极。
       现在，将两大汤匙盐放入热的自来水中搅拌，直到盐全部溶解。然后仔细地将盐水倒进塑料瓶，小心不要弄湿了弹簧夹。盐水不必完全覆盖铜片，你应该在水上留有至少2CM，这样当你移动它的时候，水就不会弄湿弹簧夹。

第三步：发电

上图显示的是太阳能电池在阴影下。注意，此时电流表的读数大概是6微安

上图显示的是太阳光下的太阳能电池。注意，电流表读数已经跳至33微安，有时，它还能超过50微安。

太阳能电池的原理
       在阳光的照射下，氧化亚铜中的电子获得能量，当能量足够大时，电子向上跃迁，直到脱离质子的吸引，成为自由电子。大量的自由电子进入盐水，然后流经新的铜片，再流入电流表，最后又流入覆有氧化亚铜的铜片，如此不断循环。

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