摘要： 将自制的太阳能集热箱改造成简易太阳能热水器.思考采取哪些措施可以提高热水器的热水温度和出水量. 简易太阳灶 取一只大号的汤碗.将香烟锡箔纸展开贴在汤碗内.用金属汤勺的勺背把锡箔纸的皱折压平.在碗底正中,挖去一块锡纸.将挂衣帽的塑料吸盘衣帽钩的吸盘放在该处.压出气体把碗底牢牢吸住.再用夹钳把金属钩扳直. 实验时.把这只贴满锡箔纸的汤碗正对太阳.阳光反射后会聚一点.用小纸片沿碗的半球面的轴线方向移动.光斑最小处就是焦点.在扳直的衣钩上戳一块土豆.使其正在焦点上.不久就烤熟.若取一根火柴.把火柴头放在焦点.不一会儿即见冒烟自燃. 若用大铁锅来取代碗效果更好. 简易太阳能热水器 结构如图所示.小容器B套在大容器A里.它们之间隔有空气.有条件时.最好将其中的空气抽掉或垫上石棉等保温材料.效果更好.“3 是垫在水底的黑绒布.“4 是在玻璃内表面贴上的一层金箔纸. 太阳光透过玻璃“1 .“2 .射到水中及黑绒布“3 上.黑绒布吸热使底部的水温升高.周围金箔纸反射光和热.随着时间延长.通过对流作用.B内的整箱水都变为热水. 图中B内的水比玻璃盖“2 略高.是为了防止“2 上生水珠.影响光线进入.盖上玻璃盖“1 是为了防止外界空气流动带走热量.B下以支架支撑.是为了防止热量通过容器A传导出去.进水口处使用活动浮塞.既能使水自动流入B内.又能将管口封住.防止热量的损失. 太阳能热水瓶的制作 这个实验器初看像个开了膛的保温瓶.但仔细看.它跟保温瓶的结构大不相同.功能也完全不同.其内部结构如图所示. 器具外壳的内壁上覆有反射涂层.其心脏部分是一个真空集热管.真空集热管有点像保温瓶胆.从外面看是透明的.太阳光可以射入.但内层玻璃的外表面涂有特殊的能量吸收层.照射在上面的太阳能基本上都被吸收.而且集热管像保温瓶胆一样被抽成真空.所以能有效吸收太阳能. 在该器具的集热管内可以烧水和煮熟各种食物等. 子课题 太阳能发电 小制作.小发明参考 自己设计几个用太阳能电池供电的电路.寻找材料并动手制作.如太阳能小车.太阳能凉帽.太阳能风车.太阳能石英钟并介绍电路原理图.实物.制作与使用过程中的体会.或亲手创作广告.画.歌曲.诗词.小品. 太阳能凉帽的制作 器材:太阳能电池一组.多用电表一只.导线若干,太阳能凉帽套件(包括凉帽.太阳能电池.电动机.风扇叶片.导线.螺钉等),电烙铁.镊子.螺钉旋具.射灯若干等. 操作: ①仔细观看实物.看看太阳能电池组由几块太阳能电池板组合而成.它的正负极在哪里?思考为什么将太阳能电池板和风扇放置在这些位置? ②参照实物画出太阳能凉帽的电路图. ③动手制作并思考太阳能凉帽在制作和使用过程中存在的缺点.考虑应怎样改进. 太阳能石英钟的制作 器材:太阳能电池一组.石英钟一只.导线若干,电烙铁等. ①参照实物画出太阳能石英钟的电路图. ②动手制作并思考太阳能石英钟在制作和使用过程中存在的缺点.考虑应怎样改进. 太阳花的制作 把太阳能电池与电子钟的机芯和玫瑰花.仿真蝴蝶等巧妙地结合起来.将此装置放在窗台上.只要有很弱的阳光照射.就能驱动机芯旋转.旋转周期约为1min.蝴蝶就会在花的周围翩翩起舞.栩栩如生.赏心悦目. 太阳能模型赛车 将太阳能电池.电动机.车轮.传动机构组装成一辆模型赛车.在阳光充足的室外场地进行的直线行走.走曲线撞物的赛车比赛.也可在室内仿日光条件下进行比赛. 比赛规则:车的结构大小不限.但不能使用普通电池和蓄电池.只靠一片太阳能电池利用太阳光产生的电流获得动力. 思考:你制作的太阳能模型赛车在比赛时表现如何?怎样改进? 风能.光能两用发电机组的制作 如图所示.将太阳能电池和风力发电机巧妙地结合在一起.有阳光.没有风时它能发电,有风.没有阳光时它也能发电.当然两者都具备时更能发电.还可以通过变换.利用太阳能带动叶轮转动.成为一台太阳能电扇.这时“发电机 成了电动机. 附2:太阳能电池的介绍 (1)太阳能电池的原理. 太阳能电池是由半导体材料制成的.它利用材料内部的光生伏打效应产生电势差.构成电源. 半导体材料硅是+4价元素.有4个价电子.当掺入少量杂质元素磷后.若干个硅原子中会有一个被+5价的磷原子所替代(图1).这时它就多余一个价电子.成为自由电子.这种有多余自由电子的半导体叫做N型半导体. 半导体硅中掺有+3价杂质元素硼之后.同样会出现一个硅原子被硼原子替代的情况(图2).由于硼是三价的.这时它就缺少一个价电子.即多余一个空穴.这种半导体导电时呈空穴迁移的形式.即一个别处的电子进入一个空穴时.相当于一个带正电的空穴迁移到别处.这种半导体叫做P型半导体. 图1 N型半导体 图2 P型半导体 当一块硅片一面制成N型半导体.另一面制成P型半导体时.在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层(图3).界面的P型一侧带负电.N型一侧带正电.这是由于P型半导体多空穴.N型半导体多自由电子.出现了浓度差.N区的电子会扩散到P区.P区的空穴会扩散到N区.一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场 .从而阻止扩散进行.达到平衡后.就形成了这样一个特殊的薄层.这个薄层叫做空间电荷区. 太阳能电池就跟半导体的这种结构有关. 如图4所示.当能量大于某一值的入射光子进入P-N结时.材料吸收光子后产生一组一组的电子-空穴对.自由电子被内电场加速后进入N区,同理.N区的空穴也被内电场加速后进入P区.于是所产生的电子和空穴被分离到两边形成电荷累积.P型一侧带正电.N型一侧带负电.从而形成电势差.对外相当于一个电源.一旦外电路接上负载电阻.就能形成电流. 图3 图4 (2)太阳能电池的种类. 目前.太阳能电池主要有单晶硅.多晶硅.非晶态硅三种.单晶硅太阳能电池转换效率最高.可达20%以上.但价格也最昂贵,非晶态硅太阳能电池转换效率最低.但价格最便宜. 容易折叠的柔性太阳能电池 (3)太阳能电池的发展. 目前.效率最高的太阳能电池.能将36%的入射太阳能转变成电能.与此相比.现有的大多数太阳能电池的效率只有10%-15%. 科学家还采用有机材料和无机材料的混合物来制作太阳能电池.研制成功了利用无机纳米棒制作的太阳能电池.提高了电池的光电转换率.它可用在“智能衣服 上.使人们在散步或晒日光浴时就能对随身听.单放机.掌上电器甚至手机等进行充电.

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