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この記事の共著者 : Anne Schmidt. アン・シュミットは、ウィスコンシン州にて化学講師として勤務しています。わかりやすく教育的な化学コンテンツの提供に情熱を注いでおり、高校化学講師としての経験は20年以上。自身が運営する教育化学YouTubeチャンネルの登録者は9,000人以上。過去には米国化学教師協会（AATC）での講演経験があり、ノースイースト・ウィスコンシン専門学校では、一般化学の非常勤講師を務めました。また、月刊誌Journal of Chemical Educationでは共著者として掲載され、ChemEdでは論文を発表。さらに、AACT（化学講師の団体）にて過去2回講演経験があり、執筆にも協力しました。ウィスコンシン大学オシュコシュ校にて化学の理学士号、ビターボ大学にて中等教育と教職の修士号を取得。
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太陽エネルギーは、世界で最も成長している代替エネルギーのひとつです。本格的なソーラーパネルを作るにはある程度の技術と忍耐が必要ですが、小型の太陽電池であれば、初心者でもソーラーパネルと同じ原理を適用して作ることができます。太陽電池を自作することは、ソーラーパネルの特性をするのに役立ちます。少量の二酸化チタンを用意すれば、太陽電池を作って光を電力に変換することができます。
ステップ
白い粉がまぶされたドーナツを集める 白い粉がまぶされたドーナツを一袋購入しましょう。この白い粉には、二酸化チタン（TiO2）と呼ばれる化学物質が含まれています。二酸化チタンは太陽電池を作るのに役立ちます。[1]
砂糖を溶かす 残念ながらドーナツにまぶされた粉には、二酸化チタン以外に砂糖や脂肪などの不純物が含まれています。砂糖を取り除くには、粉をお湯に入れてかき混ぜてフィルターで濾します（コーヒーフィルターを使うとよいでしょう）。砂糖はお湯に溶けてフィルターを通過します。フィルターに残る固形物は二酸化チタンと脂肪の混合物です。[2]- 目安として、ドーナツ5個につきカップ1杯のお湯を使いましょう。
脂肪を取り除く 脂肪は水やお湯に溶けないため、フィルターを通らずに二酸化チタンとともに残ります。幸いなことに、この残留物から簡単に脂肪を取り除くことができます。耐熱皿に残留物を移してオーブンに入れ、500度で3時間焼きましょう。これによって、脂肪が蒸発して二酸化チタンの粉末が残ります。[3]広告
導電ガラスを利用する 大半の導電ガラスにはITO（インジウムスズ酸化物）の薄膜がコーティングされています。このITOの薄膜によって、絶縁体であるガラスの表面に電気が流れるようになります。導電ガラスはオランラインで購入できます。[4]- 一般的に、導電ガラスのサイズは2.54cm角です。
二酸化チタン溶液を作る ガラスビーカーに二酸化チタンを入れます。そこにエタノールを注いでかき混ぜましょう。ここで使うエタノールは、できるだけ純度の高いものを使う必要があります。実験室用のエタノール（純度99.5%以上）が最適ですが、準備できない場合は、ウォッカやエバークリア（Everclear）で代用することもできます。[5]- ドーナツ1個につき1mLのエタノールをコップやビーカーに注ぎ、かき混ぜましょう。
ガラスをコーティングする ガラスの3辺にテープを貼りましょう。こうしてテープを貼ることで、コーティングの厚さを制御しやすくなります。スポイトやピペットを使って、二酸化チタン溶液をガラスの表面に少量滴下します。続いて、スライドガラスで余分な溶液をそぎ落し、コーティングの薄い膜を残します。この作業を10回繰り返しましょう。[6]- 1回あたりの溶液の滴下量は、ガラスに薄いコーティング膜を1層作るのに十分な量でなければなりません。合計10回滴下して、二酸化チタンの膜を10層作りましょう。
太陽電池を加熱する 太陽電池を清潔な耐熱ビーカーまたは耐熱皿にのせ、それをホットプレートの上に置きます（太陽電池を直接ホットプレートの上に置いてもよいでしょう）。ホットプレートの電源を入れて、太陽電池を10～20分間加熱します。[7]- 加熱中は太陽電池を注意深く観察しなければなりません。太陽電池の色が茶色に変わり、白色に戻ります。こうして元の白色に戻ったら、有機溶媒（エタノール）が燃焼したことを示します。これで太陽電池の加熱は完了です。
太陽電池にお茶で色をつける お茶には、アントシアニンと呼ばれる有機化合物が含まれており、アントシアニンには、可視光をよく吸収する性質があります。カップにハーブティーを入れて太陽電池を数時間浸しましょう。ハイビスカスティーのような濃い色のお茶が最も効果的です。太陽電池をお茶に数時間浸すことで、色がついて表面にアントシアニンが定着します。これで、太陽電池は可視光を吸収できるようになります。[8]- 色をつける前の太陽電池が吸収できるのは、紫外線のみです。
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もう１枚の導電ガラスに黒鉛を塗りつける このガラスは対電極の役割を果たします。普通の黒鉛筆を利用することができます。黒鉛筆の先端をガラスにこすりつけて、ガラス全体に黒鉛を塗布しましょう。[9]
2枚のガラスの間にスペーサーを入れる 2枚のガラスの間に入れるスペーサーには、薄いプラスチックを切って使うことができます。スペーサーは、それぞれのガラスの何も塗られていない面（お茶や黒鉛がついているのと反対側の面）の間に入れましょう。別の方法として、スペーサーの代わりに、ガラスの何も塗られていない面の縁を囲むようにテープを貼ることもできます。テープが2枚のガラスの間にわずかな隙間を作り出します。[10]
ガラスの隙間に電解液を入れる ヨード液は、電解液として使うのに最適であり、大半の薬局で販売されています。ヨード液とエタノール（アルコール）を3:1の割合で混ぜましょう。こうして混ぜた溶液を2枚のガラスの隙間に1、2滴注入します。[11]
2枚のガラスをしっかりと押し付ける 前のステップで注入した溶液が蒸発する前に、2枚のガラスをしっかりと押し付け、ワニ口クリップを使って動かないように固定しましょう。これで、太陽電池は光を受けると電流を流すことができるようになります。[12]- 太陽電池を日光の下に置き、マルチメーターを使って電流が流れることを確かめることができます。
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ポイント
- 銅のシートを使って、自宅で太陽電池を作ることもできます。
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必要なもの
- 白い粉がまぶされたドーナッツ
- エタノール
- ホットプレート
- 導電ガラス
- 黒鉛筆
- 電解液
- テープ
出典
- ↑ http://www.wired.co.uk/article/how-to-make-your-own-solar-cell
- ↑ https://www.greenoptimistic.com/diy-solar-cell-20090421/#.WMnvmcDyvIU
- ↑ http://www.wired.co.uk/article/how-to-make-your-own-solar-cell
- ↑ http://www.wired.co.uk/article/how-to-make-your-own-solar-cell
- ↑ https://www.greenoptimistic.com/diy-solar-cell-20090421/#.WMnvmcDyvIU
- ↑ https://www.greenoptimistic.com/diy-solar-cell-20090421/#.WMnvmcDyvIU
- ↑ http://education.mrsec.wisc.edu/289.htm
- ↑ https://www.greenoptimistic.com/diy-solar-cell-20090421/#.WMnvmcDyvIU
- ↑ http://www.wired.co.uk/article/how-to-make-your-own-solar-cell
このHow.com.vn記事について
化学講師
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カテゴリ: 住まいと暮らし・ガーデニング
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