利用太阳能的一个成功实验

　　实验采用多年前购买的一组“白天充电、夜晚发光”的太阳能电池组件。其中包括一块太阳能电池板、密封的自动充电电路、一颗发光二极管以及两节镍氢电池。其示意图见下图。

　　
　　该组件在白天室内无阳光直接照射处也会对电池充电(此时经实测其开路电压可达2.5V，闭路电流达1mA)。如经阳光直射．3个小时便能充满两节镍氢电池。待到晚上环境光线暗到一定程度时（或在任何时候遮断太阳能板的光源），LED立即被点亮。因该组件的电路部分被密封，无法则绘其原理图。
　　
　　一、实验器材

    1．太阳能电池板带LED的自动充电器1组。

    2．酒精温度计2支。

    3．盛清水的容器2只(面积70x140mm)。
　　
　　4．数字式万用电表1只。
　　
　　二、实验条件

    1．实验地点：上海。

    2．实验时间：2014年1月16日下午2:45～3:15分（共30分钟）。

    3．环境条件：晴天，目测对太阳仰视角约35°—40°：关窗，阳光从玻璃窗透入：水温：10℃；室温：10℃。
　　
　　三、实验步骤

    1．先测量太阳能电池板在室内光照条件下的开路电压和闭路电流。分别是4.27V和42.7mA。

    2，二容器各注入150mL清水。记录试验前的水温、并将2支酒精温度计分别置于二容器中。

  3．在一只容器内放入太阳能电池板。太阳能电池板预先接上带有二节镍氢电池的自动充电器。
　　
　　四、实验过程

    1．测量镍氢电池的龟压很低( 1.89V)，LED几乎不亮。

    2．光照5分钟后，镍氢电池的电压充到1.96V，LED发出微光。

    3.30分钟后镍氢电池的电压升到2.06V．再把太阳能电池板翻转遮光，可见LED发出强光。
　　
　　4．观察酒精温度计的水温读数为13℃，升高了3℃（其中放太阳能电池的容器内的水温略高一些，这可能是太阳能电池因深颜色吸热效率较高所致。但高出不多。）

    五、结论

  1．从以上实验证实，太阳的光和热确实可以十分方便地加以比较充分的利用。而且太阳能电池浸入浅水中时，其表面仅复盖一层极薄而透明度极高的清水，几乎不减弱光能的吸收。故在这种条件下，太阳能电池的效率基本未降低。
　　
　　2．在上海地区的“三九严寒”季节，又是下午3时左右光照较弱的时段，水温尚有明显的升高；设想如果是封闭式容器、且置于室外而比较垂直地面对太阳，则升温必然更快。
　　
　　六、光热同时利用的简单装置

    用数字万用表实测自来水的电阻值约为400kΩ。
　　
　　如此高阻值虽然对太阳能电池的低电压不致产生任何影响，但若长期浸泡于水中，或会损坏基板。因此，最好在太阳能电池板上涂复一层透明的塑料之类的薄膜。此法想来没有什么技术问题。
　　
　　在容器内放置带有散热齿片的的蛇形管（如空调的冷凝器）、并在容器中充满清水，使蛇形管的下端引入冷水。经过一连串散热齿片的热交换后，蛇形管上端的出水即变成热水。而太阳能电池接收的光能，则通过充电器送至蓄电池。设想的简图见下图。

　　
　　如果今后能把太阳能电池直接生产于透明薄玻璃的反面，并将此玻璃兼作为接收太阳光和热的容器面板，那么，结构将更简单效率还可得到提高。
　　
　　由于水在温度升高时体积要膨胀，但如灌得不满则会影响效率。所以在壳体的上端宜设置一个涨缩软球，作为缓冲之用。
　　
　　实验的结果说明，并非异想天开。

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