1 SKOLELABORATORIET Solcellekurs m/laboratorium Naturfagkonferansen16. okt :15 – 15:30 av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU

2 SKOLELABORATORIET Innhold Kort intro til solceller Framstilling av solcellepaneler Framstilling av solcellesikke (lab) Karakterisering og måling av virkningsgrad for panelet Flere prosjekter

3 SKOLELABORATORIET Kort intro til solceller

4 SKOLELABORATORIET Solceller og solcellepaneler

5 SKOLELABORATORIET Solcellens oppbygning p-dopet (B) silisium n-dopet (P) sjikt Metallgrid – Metallbelegg + Antireflekslag (SiN x ) pn-overgangen SOLLYS

6 SKOLELABORATORIET Solcelle spenning + ‒ Tomgangsspenning: 0,56 V Kortslutningsstrøm: 2,5 A i sterkt sollys 15,5 cm

7 SKOLELABORATORIET Serie- og parallellkobling

8 SKOLELABORATORIET Oppdeling av celler? 15,5 cm Tomgangsspenning = 0,56 V Kortslutningsstrøm = 2,0 A Tomgangsspenning = 0,56 V Kortslutningsstrøm = 250 mA 7,25 cm 3,6 cm 1/8

9 SKOLELABORATORIET Skjære solceller

10 SKOLELABORATORIET

11 SKOLELABORATORIET Eksempler på små prosjekter for bruk i klasserommet

12 SKOLELABORATORIET Enkel solcellebil

13 SKOLELABORATORIET Om å sette prosjektet inn i en sammenheng Solkvinnene i India

14 SKOLELABORATORIET Foreningen har som formål å gjennom innsamling av alle former for nyttige bidrag fra private personer,offentlige instanser samt næringsliv i Norge og utlandet bidra til å støtte ulike prosjekter innen landsbyutvikling i land, der behovene for slik støtte eksisterer til enhver tid. Foreningen vil prioritere å bidra til implementering av solenergi som primær fremgangsmåte men vil også være åpen for hybride løsninger. Kvinner og barn i landsbymiljøer der primærbehov som Vann, Helse, Skole og Bygdenæring er områder med energibehov vil være viktige innfallsvinkler og fokusert satsing. Foreningen's virke vil alltid være uavhengig av politiske og religiøse tilhørighet. Tommy Fernandez Torgeir Ulset Per Horgen

15 SKOLELABORATORIET Lita solcelle ladet bordlampe side 72 Plastplate (1,5 mm) Solceller Koblingsband Lamineringsplast Batteriholder Ladbare batterier Bateriklemme Tynn myk ledninger Bryter 3 stk hvite lysdioder Motstand (serie med lysdioder)

16 SKOLELABORATORIET Smarttelefon lader side 66 Ladekit fra –Solceller –USB kabel –Mini USB kabel –Plastplate A4 –Power Pack Lamineringsmaskin Verktøy (loddebolt)

17 SKOLELABORATORIET Vertikal solcellemotor

18 SKOLELABORATORIET Solcellesikke side 50 Hva som trengs: Solceller Lamineringsplast Koblingsbånd CD-plate Solcellemotor ”Sukkerbit” Sykkeleike Trekloss Ledninger Dobbelsidig tape Tynn ståltråd Dekor Verktøy Lamineringsmaskin

19 SKOLELABORATORIET Praktisk solcelle- teknologi for skolen Grunnleggende teori Praktisk håndtering Karakterisering Prosjekter

20 SKOLELABORATORIET Framstilling av solcellesikke En innledende gjennomgang

21 SKOLELABORATORIET Noen viktig fakta Ved tilstrekkelig belysning gir hver celle ca. 0,56 V uten belastning Er vi heldige får vi ut 8 % av lysenergen som elektrisk energi Solceller kan serie- og parallellkobles på samme måte som batterier Seriekobling gir økt spenning og parallellkobling gir økt strøm EFFEKT = STRØM x SPENNING (levert til en belastning) Tilpasning til lasten er viktig for å få maksimal levert effekt.

22 SKOLELABORATORIET Bestem størrelsen på solcellene Så store som mulig men innen for en CD-plate

23 SKOLELABORATORIET Skjære solceller

24 SKOLELABORATORIET Koblingsbånd

25 SKOLELABORATORIET Seriekobling av solceller

26 SKOLELABORATORIET Oppkobling 1.Lag 2 solcellebiter 2.Klipp opp koblingstråd 3.Sett lim på koblingstråden 4.Fest tråden til banen med tapen

27 SKOLELABORATORIET Koble til på baksiden + ‒

28 SKOLELABORATORIET Legg solcellene inn i lamineringsfolie Legges inn på tvers slik at båndene stikker ut på begge sider

29 SKOLELABORATORIET Laminering

30 SKOLELABORATORIET Klipp bort overflødig plast Legg CD-platen over panlet og merk av for klipping

31 SKOLELABORATORIET Fest solcellepanelet til CD-plate med litt dobbelsidig tape

32 SKOLELABORATORIET Framstilling av foten Montering av stengel

33 SKOLELABORATORIET Fest motoren Lodd koblingsbåndene til terminalene på motoren

34 SKOLELABORATORIET Fest solcellesikken til stengelsen med innmaten av en sukkerbit

35 SKOLELABORATORIET Monter kronblar og blader Klipp ut og fest med litt dobbelsidig tape

36 SKOLELABORATORIET Fest bladene til stilken med litt metall tråd og krympestrømte

37 SKOLELABORATORIET Elevark Måling virkningsgrad

38 SKOLELABORATORIET P ut RLRL Typisk virkningsgrad 14 – 18 % Hvor tapes energien? 19.6 % - Andel fotoner med for lav energi 42.0 %- Andel fotoner med høyere energi enn nødvendig 7 – 8 %- Skyggevirkning av metalliske kontakter 6 – 8 %- Refleksjon av lyset, til tross for antireflekterende lag 7 – 8 %- Uønsket rekombinasjon av elektroner 14 –18%- Til nytte P inn Lys

39 SKOLELABORATORIET Mål innfallende lyseffekt Målt lysintensitet: _______W/m 2 Målt solcelleareal: _______m 2 Intensitetsmåler Lyseffekt = Lysintensitet x Solcelleareal = ______W

40 SKOLELABORATORIET Måling av solcellen

41 SKOLELABORATORIET Oppkobling Belastningsmotstand 2 1 Tomgansspenning:_____V Kortslutningsstrøm:_____A Levert elektrisk effekt = I x U = _____W Belastningsmotstand:_____Ω Målt spenning (U) over motstand:_____V Målt strøm (I) i motstand:_____A

42 SKOLELABORATORIET Virkningsgraden Elektrisk effekt levert til optimal motstand ( _____Ω) = ______W Målt lyseffekt _____W/m 2 x Solcellearea = _____m 2 = _______W Lyseffekt levert til solcellen = Virkningsgrad = Lyseffekt levert til solcellen x 100% Elektrisk effekt levert til motstand =_______

43 SKOLELABORATORIET Oppsummering Det er mulig å gjennomføre mange ulike prosjekter i videregående skole. Bruk av nakne celler: + Gir ”hands on” erfaring med silisiumet på godt og vondt + Cellene kan formes og tilpasses + Cellene er relativt billige – Cellene er ekstremt skjøre, går lett i stykker – Gir relativt dårlig virkningsgrad – Kan lett ødelegges av varme (virkningsgraden faller med oppvarming) – Vanskelig å lodde, men lette å laminere (gir økt kontaktmotstand) Bruk av ferdig monterte celler: + Robuste + Lette å koble sammen – Dyrere – Vanskeligere å tilpasse til spesiell bruk – Få ikke samme ”hands-on”