Thông báo

Collapse
No announcement yet.

Chế tạo pin mặt trời (solar cell) tại gia

Collapse
X
 
  • Lọc
  • Giờ
  • Show
Clear All
new posts

  • Chế tạo pin mặt trời (solar cell) tại gia

    Trong thời buổi kinh tế khó khăn hiện nay chi phí cho năng lượng trong đó là điện ảnh hưởng đến chi phí của sản xuất cũng như đối với cuộc sống của mọi người. Điện lực vẫn tiếp tục hăm he đòi tăng giá với lý do bị lỗ trong khi lại yêu cầu trích 1000 tỉ để làm quỹ khen thưởng cho NV trong ngành. Do đó nhu cầu tìm kiếm một nguồn năng lượng thay thế đã phát sinh trong mỗi chúng ta. Pin mặt trời là một giải pháp mọi người thường nhắc đến nhưng với giá thành hiện tại thì vẫn còn là sự xa sỉ (nghe đâu phải sử dụng những hơn 20 năm mới khấu trừ hết chi phí).
    Xin giới thiệu với anh em một phương pháp làm pin mặt trời tại nhà có lẽ không mới nhưng có thể thực hiện được. Phương pháp này mình sưu tầm và biên dịch từ các nguồn trên Internet nên có lẽ sẽ có sai sót mong các bạn đóng góp.
    Bắt đầu...

    Năm 1991, giáo sư hóa học Michael Grätzel tại École Polytechnique Fédérale in Lausanne, Switzerland nghiên cứu về sự quang hợp nhân tạo (Artificial photosynthesis), ông phát minh ra một kiểu solar cell mới. Nó sử dụng một thuốc nhuộm chứa ruthenium hoạt động giống như chlorophyll trong lá cây để hấp thụ ánh sáng và giải phóng electron. Các electron được thu bởi một màng film bằng Titanium dioxide (TiO2) và sinh ra dòng điện. Từ đó các nhà sản xuất chế một loại cell gọi là dye solar cell với chi phí chỉ bằng 1/10 so với công nghệ silicon. Dye solar cell có thể được in trên các tấm film polymer hoặc trên các tấm kiếng dẫn điện (conductive glass).


    A. titania; cg. titan đioxit), TiO2. Tinh thể không màu, tnc = 1.850 oC. Rất bền về mặt hoá học. Không tan trong nước; tan trong kiềm hoặc axit sunfuric đặc. Dùng làm sắc tố trắng (do đó, thường gọi: trắng titan); dùng để chế tạo sơn trắng, men gốm; làm chất độn trong chất dẻo, giấy (chất làm trắng giấy), xi đánh giày, xà phòng, chất xúc tác quang hoá, vv.
    Last edited by bxngoc; 24-10-2008, 15:24.
    “If you create your own electricity, heating and water systems, you create your own politics. Maybe that’s what they’re afraid of.” –– Michael Reynolds

  • #2
    I) Nguyên lý hoạt động


    Cấu tạo của cell bao gồm:1 lớp kính hoặc film có thể dẫn điện (FTO: fluorine doped tin oxide film/conductive glass) tiếp theo là lớp TiO2, lớp chất nhuộm dye (chứa ruthenium), lớp chất điện phân (iodide/triiodide), một lớp gọi là counter electrode bằng bạch kim Pt hoặt graphite, và lớp cuối cùng cũng là FTO/glass
    In a three-electrode cell, a counter electrode, also called an auxiliary electrode, is used only to make a connection to the electrolyte so that a current can be applied to the working electrode. The counter electrode is usually made of an inert material, such as a noble metal or graphite, to keep it from dissolving.
    - Khi ánh sáng chiếu vào electron ở lớp nhuộm dye được giải phóng.
    - Electron được TiO2 hấp thụ và chuyển vào lớp kính/FTO
    - Electron sẽ chạy qua tải tạo thành dòng điện và trở về lớp counter electrode
    - Tại counter electrode xảy ra quá trình trao đổi electron của chất điện phân
    + [latex]1/2{I}_{3}^{-} + e^{-} \rightarrow 3/2I^{-}[/latex] tại lớp counter electrode
    + [latex]3/2{I}^{-} \rightarrow 1/2{I}_{3}^{-} + e^{-}[/latex] tại lớp nhuộm
    “If you create your own electricity, heating and water systems, you create your own politics. Maybe that’s what they’re afraid of.” –– Michael Reynolds

    Comment


    • #3
      Trong thời buổi năng lượng đắt đỏ, giá cả leo thang, ô nhiễm môi trường rất mong các topic như của bác Ngọc sớm đưa vào thực nghiệm. Đây sẽ thật sự là một DIY có giá trị thực tế cao.

      Xin bác cho biết FTO/glass, PT/glass có thể kiếm hay chế tạo thế nào?

      PT.
      Núi cao bởi có đất bồi
      Núi chê đất thấp, núi ngồi ở đâu?
      Muôn dòng sông đổ biển sâu
      Biển chê sông nhỏ, biển đâu nước còn?

      Comment


      • #4
        II) Tiến hành
        1) Chuẩn bị vật liệu
        - 2 miếng kiếng hoặc FTO film dẫn điện được.
        - Bột TiO2 Degussa P25.
        - Axit nitric hoặc acetic (dấm) pha với nước cất có pH 3 - 4.
        - Thuốc nhuộm có chứa ruthenium hoặc nước trái mâm xôi, nước hạt lựu, nước củ cải đường, hoa dâm bụt. Nói chung là nước gì có màu tía (purple).
        - Dung dịch 0.5M potassium iodide (KI) trộn với 0.05M iodine (iốt) và ethylene glycol làm chất điện phân (electrolyte)

        Chuẩn bị bột TiO2
        a) Lấy 12g TiO2 Degussa P25 và cho vào cối và giã nhuyễn.
        b) Lấy 18 mL dấm vào một cái lọ (hoặc ống nghiệm gì đó)
        c) Lấy 2 mL nước deionized (nước cất?) vào một cái lọ khác. Cho thêm vào 2 giọt xà phòng rửa chén (không màu, trong). Cẩn thận khuấy dung dịch để tránh tạo ra bọt.
        d) Cho khoảng 30 giọt dấm (ở cái lọ trên) vào trong cối chứa TiO2 và giã.
        e) Trộn hỗn hợp TiO2 cho đến khi đều và không còn cục
        f) Lặp lại bước d & e cho đến khi dùng hết 18mL dấm
        g) Cho hỗn hợp nước + xà phòng đã chuẩn bị ở bước 3 vào hỗn hợp TiO2 và khuấy đều tránh tạo ra bọt
        h) Để hỗn hợp 15 phút trước khi sử dụng

        2)Thực hiện
        a)Tiến hành tráng TiO2
        - Chuẩn bị 2 tấm kiếng dẫn điện khoảng 6.5 cm2. Chùi 2 tấm kiếng bằng cồn ethanol
        - Xác định mặt kiếng nào dẫn điện bằng đồng hồ (đo khoảng 10-30 ohm). Mặt không dẫn điện thì điện trở là vô cực.
        - Chuẩn bị một mặt phẳng sạch sẽ (mặt bàn?). Đặt 2 tấm kiếng lên với 1 tấm mặt dẫn điện ngửa, tấm còn lại với mặt dẫn điện úp. Lấy băng keo mỏng dán 2 bên mép kiếng với chiều rộng 2mm

        - Dán một miếng băng keo có chiều rộng 5 -6mm ngang trên miếng kiếng có mặt dẫn điện ngửa.

        - Bây giờ là bước quan trọng tráng hỗn hợp TiO2. Cho hỗn hợp TiO2 vào trong một bình thuốc nhỏ mắt (tất nhiên là không có thuốc nhỏ mắt) nhỏ một ít hỗn hợp TiO2 lên mặt kiếng dẫn điện, ngay lập tức dùng một cái que bằng thủy tinh tròn đặt nằm ngang như hình dưới. Kéo lên, kéo xuống (không có lăn) cho hỗn hợp trải đều. Làm khoảng 2,3 lần cho đến khi hỗn hợp được trải mịn trên mặt kiếng dẫn điện. Trong quá trình tráng có thể cho thêm hỗn hợp nhưng phải làm thật nhanh vì hỗn hợp sẽ bị khô rất nhanh. Nếu làm sai có thể bóc bỏ lớp tráng đi và làm lại.

        - Khi làm xong ta có một lớp film mỏng được tráng như hình sau

        - Bây giờ cẩn thận bóc băng keo dán ngang. Đặt ngón tay (nhớ đeo găng tay cao su) lên mặt kiếng chỗ băng keo vừa bóc ra để đè miếng kiếng này xuống. Trong khi đó nhờ một người khác từ từ lột 2 miếng băng keo dán dọc ra. Dùng một miếng kiếng mỏng che mặt tấm kiếng mới được tráng TiO2 film lại. Bóc hết TiO2 dính trên bề mặt không dẫn điện của tấm kiếng thứ 2 và trên que thủy tinh. Rửa lại bằng cồn ethanol.

        - Sau đó chờ lớp TiO2 film khô và cho vào lò oven (lò nướng) (vẫn được một tấm kiếng mỏng che lên) nung ở nhiệt độ 450 độ C trong vòng 30 phút. Lấy ra và để nguội. Có thể dùng kính hiển vi để kiểm tra lớp film mới tráng có bị xước không.
        b) Nhuộm
        - Nhúng tấm kiếng có lớp film TiO2 mới tráng vào dung dịch thuốc nhuộm trong 10 phút cho đến khi lớp film TiO2 được nhuộm một màu tía sẫm. Nhìn qua 2 mặt tấm kiếng để kiểm tra xem thuốc nhuộm có được thấm đều không. Không một vệt trắng sáng nào (màu của TiO2) còn sót. Nếu có thì tiếp tục nhuộm. Xong cẩn thận dùng nước cất để rửa (tránh tiếp xúc tay vào lớp film). Xong dùng cồn ethanol để rửa. Một điều quan trọng là không để nước còn sót trong film. Úp mặt film xuống một tấm khăn giấy sạch để thấm khô. Tấm kiếng này phải sử dụng ngay để tránh không khí làm ôxy hóa chất nhuộm và làm mất sự nhạy sáng.


        c) Tạo lớp counter electrode
        -Bây giờ là tạo lớp counter electrode. Lấy miếng kiếng còn lại kiểm tra xem mặt nào dẫn điện. Dùng bút chì hoặc graphite tô lên một lớp mỏng. Sau đó đem rửa với cồn và để khô.

        c) Lắp ráp
        -Bây giờ 2 miếng kiếng có thể ráp lại với nhau. Đặt 2 miếng kiếng xo le nhau, dùng cái kẹp giấy để kẹp chặt 2 miếng kiếng lại. Dùng ống nhỏ mắt/xy lanh nhỏ vài giọt dung dịch điện phân (iot) vào mép 2 miếng kiếng như hình vẽ. Ta sẽ thấy dung dịch iot được hút dần vào trong cell do hiện tượng mao dẫn. Sau đó dùng keo dán (chưa biết loại nào, có thể là sillicon?) để dán mép kiếng cho dung dịch điện phân khỏi chảy ra.





        d) Test
        Bây giờ có thể đem solar cell ra ngoài nắng để phát điện. Tùy theo phẩm chất của chất nhuộm mà cell sẽ sản sinh ra được 0.3 to 0.7V với dòng từ 1 to 2 mA / cm2.


        3) Các link tham khảo
        http://www.solideas.com/solrcell/english.html
        http://www.mansolar.com/make.htm
        http://chemvn.net/chemvn/showthread.php?t=392
        http://www.freewebs.com/acselectronics/TiO2solar.html
        http://www.barnard.columbia.edu/chem...ar%20Cells.ppt
        http://www.ccmr.cornell.edu/educatio...SolarCells.pdf
        Video minh họa (cài QuickTime player để xem)
        http://www.mrsec.wisc.edu/Edetc/nanolab/TiO2/index.html

        Nếu gặp khó khăn về công cụ và làm việc với hóa chất ta có thể nhờ ngừơi có chuyên môn về hóa học giúp đỡ. Có thể tham gia luồng này của diễn đàn hóa học Việt nam để nhờ trợ giúp

        Để đạt được hiệu suất cao hơn ta có thể mua các vật liệu thương mại như dye (chất nhuộm), paste (kem tạo lớp counter-electrode), electrolytes (chất điện phân) tại https://secure.dyesol.com/index.php?template=Dye.
        Last edited by bxngoc; 24-10-2008, 20:46.
        “If you create your own electricity, heating and water systems, you create your own politics. Maybe that’s what they’re afraid of.” –– Michael Reynolds

        Comment


        • #5
          Làm sao xác định chiều dày của lớp kem đạt 10 micrometer (tại gia)?

          Thân,
          Biển học mênh mông, sức người có hạn

          Comment


          • #6
            Nguyên văn bởi namqn Xem bài viết
            Làm sao xác định chiều dày của lớp kem đạt 10 micrometer (tại gia)?

            Thân,
            Bạn có thể dùng miếng phim mỏng (đo được nhé) đặt 2 bên mép kính để căn, như trong hình sau là miếng băng dính



            PT.
            Núi cao bởi có đất bồi
            Núi chê đất thấp, núi ngồi ở đâu?
            Muôn dòng sông đổ biển sâu
            Biển chê sông nhỏ, biển đâu nước còn?

            Comment


            • #7
              Nguyên văn bởi bxngoc
              Xin đính chính lại là TiO2 sử dụng để làm cell là TiO2 Degussa P25 thương phẩm.

              Đã liên lạc với vnchema nhưng họ không có loại mình cần. Sẽ tìm nhà cung cấp khác và post lên sau.
              Bác liên lạc thử mấy hãng làm xà bông tắm thử coi. Xà bông để tắm hay có TiO2 lắm.

              Comment


              • #8
                Khi tráng lớp dung dịch TiO2 và dấm không đều trên bề mặt kiếng sẽ có ảnh hưởng gì không bác bxngoc ???

                Comment


                • #9
                  Mình có thằng bạn rất đam mê pin mặt trời, Hắn ta nó rằng đã nghiên cứu ra phương pháp tạo ra pin mặt trời, Hắn đã gửi tài liệu cho mình đọc nhưng vì mình không nghiên cứu về vấn đề này nên đọc không hiểu lắm. Bạn nào quan tâm đến vấn đề này thì đọc tài liệu đính kém và liên hệ với Hắn nhé! thx
                  Attached Files
                  chưa nghĩ ra chữ ký :D

                  Comment


                  • #10
                    Nguyên văn bởi phanta Xem bài viết
                    Xin bác cho biết FTO/glass, PT/glass có thể kiếm hay chế tạo thế nào?
                    PT.
                    Kính dẫn điện đóng một phần quan trọng trong hiệu suất của cell. Kính càng trong cho phép ánh sáng chiếu qua nhiều và điện trở của mặt dẫn thấp thì hiệu suất của cell càng cao.
                    Hiện tại mình mới chỉ tìm ra phương pháp nung Tin(II) chloride (SnCl4) trên kiếng thường để tạo một lớp dẫn điện nhưng điện trở lại quá lớn 1.1kΩ/cm.
                    http://www.teralab.co.uk/Experiments...lass_Page1.htm
                    Các kiếng dẫn điện hiện đại sử dụng Indium tin oxide (90% In2O3, 10% SnO2) cho chất lượng cao hơn được sử dụng trong các màn hình cảm ứng hay tinh thể lỏng(LCD) http://en.wikipedia.org/wiki/Indium_tin_oxide
                    Bác nào có màn hình trên bị hư tháo ra đo thử xem có dẫn điện không. Hôm trước mình có màn hình hư mà vứt đi mất rồi tiếc quá.
                    “If you create your own electricity, heating and water systems, you create your own politics. Maybe that’s what they’re afraid of.” –– Michael Reynolds

                    Comment


                    • #11
                      Nguyên văn bởi phanta Xem bài viết
                      Bạn có thể dùng miếng phim mỏng (đo được nhé) đặt 2 bên mép kính để căn, như trong hình sau là miếng băng dính



                      PT.
                      Nếu vậy thì mép của kính phải siêu thẳng, vì chỉ một chút nhấp nhô sẽ làm cho chiều dày của lớp kem không đều. Phim cũng phải đủ cứng để mép kính không làm lún nó khi kéo ngang. Ngoài ra, không rõ ở VN có chỗ nào bán loại phim có độ dày 10 micrometer?

                      Thân,
                      Biển học mênh mông, sức người có hạn

                      Comment


                      • #12
                        Không bàn đến kính hiển vi, chỉ tìm cái oven có thể nung đến 450 độ C là đủ mệt rồi. Vừa check lại cái oven ở nhà, nó chỉ lên đến 240 độ C thôi (electric oven).

                        Thân,
                        Biển học mênh mông, sức người có hạn

                        Comment


                        • #13
                          Nguyên văn bởi namqn Xem bài viết
                          Không bàn đến kính hiển vi, chỉ tìm cái oven có thể nung đến 450 độ C là đủ mệt rồi. Vừa check lại cái oven ở nhà, nó chỉ lên đến 240 độ C thôi (electric oven).
                          Thân,
                          Hi,
                          Film TiO2 đủ mỏng để cho ánh sáng xuyên qua chứ không nhất thiết phải chính xác 10 micrometer (bác xem link video ở trang 1). Còn cái oven trong bài này có lẽ là oven của lab nên nó nóng đến 450 độ C. Ta có thể dùng hot air solder (hàn khò) hoặc nung nó trên đèn cồn.
                          Check bằng kính hiển vi để kiểm tra xem lớp film TiO2 không bị trầy xướt thôi. Có thể mua cái USB Microscope 200X rẻ khoảng 40 $$$ để dùng có thể hữu ích khi làm mạch in hoặc khi hàn mấy con rệp lắm chân
                          “If you create your own electricity, heating and water systems, you create your own politics. Maybe that’s what they’re afraid of.” –– Michael Reynolds

                          Comment


                          • #14
                            Thêm một phương pháp làm silicon solar cell bằng máy in phun (inkjet printer)
                            http://www.greenoptimistic.com/2008/...t-solar-cells/
                            Chờ tác giả công bố thêm chi tiết anh em ta thử luôn.
                            “If you create your own electricity, heating and water systems, you create your own politics. Maybe that’s what they’re afraid of.” –– Michael Reynolds

                            Comment


                            • #15
                              Không biết mấy cái tấm chắn màn hình vi tính xịn xịn có đủ dùng không các bác nhỉ?
                              |

                              Comment

                              Về tác giả

                              Collapse

                              bxngoc Nothing to reveal Tìm hiểu thêm về bxngoc

                              Bài viết mới nhất

                              Collapse

                              • T.L.M
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi T.L.M
                                Con zener này nằm trong cầu nên 1 bán kỳ nó phân cực thuận để chỉnh lưu. 1 bán kỳ nó phân cực ngược để ghim áp....
                                hôm nay, 00:33
                              • T.L.M
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi T.L.M
                                Người ta không mắc song song zener vì điện áp không tuyệt đối bằng nhau. Con có Vz thấp nhất sẽ ghim áp và ăn dòng lớn nhất....
                                hôm nay, 00:28
                              • vandong1111
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi vandong1111
                                Bác đoán mò thì em cũng đoán mò. Em đoán bác còn đọc datasheet chưa thạo...
                                Hôm qua, 22:20
                              • dinhthuong80
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi dinhthuong80
                                Zenner thì đâu có Vmax ngược như D thường bạn. Bạn dẫn ra không phải do áp lớn hư zen mà là dòng lớn, quá công suất zen, chứ zen 5V mà bạn cấp 500V qua R sao cho không quá Imax của nó thì nó vẫn ghim tốt 5V.
                                Trị áp ra của mạch thì vẫn...
                                Hôm qua, 22:12
                              • dcongchuc
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi dcongchuc
                                Bác nên chú ý khi dùng zener vào áp AC. Thí dụ con zener 1N4742A khi tính tóan đúng áp vào nó chỉ vài chục volt không sao cả.
                                Nhưng nếu đem nó vào mạch này sau khi cấp điện sẽ chết ngay tức khắc, vì áp của nó tối đa chỉ 100volt. Quá 100...
                                Hôm qua, 12:38
                              • tungoc
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi tungoc
                                12V-0.7V=11.3V là Vmax của các xung bán kỳ nạp cho tụ lọc C2. Vì thế, tuỳ theo quan hệ dung lượng của C2 với dòng tải mà điện áp trên tải sẽ thay đổi ít, nhiều. Thực tế thì điện áp của zener có sai số nữa chứ không thể chính xác (xem datasheet). Tuy vậy, vẫn có thể nói đó là 11,3V....
                                Hôm qua, 11:45
                              • dcongchuc
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi dcongchuc
                                Bác lại lấy điện thế DC áp vào zener điện thế AC rồi.

                                1-Bắt đầu cấp điện, điện thế cao, dòng cao, áp vào zener vượt quá đặc tính của nó, áp ra lớn hơn quy định, nhiều hay ít tùy vào zener. Nếu duy trì thơi gian này zener sẽ...
                                Hôm qua, 11:21
                              • tunggiang12
                                Trả lời cho SMT Engineer
                                bởi tunggiang12
                                Bên em chuyên cung cấp dịch vụ Cắt Khắc Laser trên mọi chất liệu ạ
                                Chi tiết liên hệ tại website: https://tunggianglaser.com/
                                Hôm qua, 10:39
                              • dinhthuong80
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi dinhthuong80
                                Bạn nào, TLM thì phải, nói là mạch ổn áp 2 bán kì cũng đúng mà, chẳng qua nó là 2 mạch chỉnh lưu ổn áp 1 bán kì thông thường ghép lại mà thôi, không khác mạch chỉnh lưu cầu rồi qua zenner ổn áp là mấy vì nó dùng thêm 1 zenner để...tiết...
                                Hôm qua, 10:25
                              • tungoc
                                Trả lời cho Mạch hạ áp bằng tụ
                                bởi tungoc
                                Chỗ "Zener nóng chủ yếu do lúc phân cực ngược" sai rồi. Bởi zener luôn phân cực ngược khi dùng để ổn áp (và đấu song song với tải cần ổn áp). Nhưng dù khi có tải hay không tải, các mạch thông dụng ấy(với mạch có thông số tính toán đúng) đâu co hiện tượng nóng zener, trừ khi sự cố !!!!...
                                Hôm qua, 09:29
                              Đang tải...
                              X