باتری خورشیدی وسیله ای است که انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. باتری های خورشیدی (پر بازده) که شما از فروشگاه های لوازم الکتریکی می خرید از سیلیکون فرآوری شده ساخته می شود. برای ساخت آن کارخانه بزرگ، دمای بالا، ابزارهای خلاء و هزینه زیادی لازم است.
اگر ما نسبت به بازده باتری زیاد حساس نباشیم می توانیم با وسایل آشپزخانه و ابزار فروشی محل، یک باتری خورشیدی ساده بسازیم.
باتری خورشیدی ما (به جای سیلیکون) از اکسید مس ساخته می شود. اکسید مس یکی از اولین مواد شناخته شده ای بود که پدیده فوتوالکتریک را نشان می داد
پدیده فوتوالکتریک : پدیده ای که در آن نور باعث برقراری جریان الکتریکی می شود.
فکر در مورد ماهیت پدیده فوتوالکتریک منجر به این شد که آلبرت انیشتین جایزه نوبل فیزیک را در یافت نماید.
وسایل مورد نیاز:

1- ورق مسی به مساحت حدودی 400 سانتیمتر مربع

2- دو سیم سوسماری

3- یک میکروآمپرسنج که بتواند جریان هایی بین 10 تا 50 میکروآمپر اندازه بگیرد.

4- اجاق برقی با توان حدودی 1000 وات. اجاق گازی برای این کار مناسب نیست.

5- یک بطری پلاستیکی شفاف که شما بتوانید سر آن را ببرید. یک بطری 2 لیتری (یا بزرگتر) مناسب است.

6- نمک آشپزخانه .

7- آب شیر

8- سنباده یا برس سیمی

9- قیچی ورق بر برای بریدن ورق مسی گرمکنی که ما انتخاب کرده ایم شبیه این است.

ابتدا ورق مسی را به اندازه ای ببرید که تقریباً برابر گرمکن شود. دستتان را بشویید تا چربی یا روغن نداشته باشد. سپس ورق مسی را با صابون یا تمیزکننده بشویید تا از چربی و روغن پاک شود. به کمک سنباده یا برس سیمی ورق مسی را تمیز کنید، تا هیچ سولفید یا زنگ زدگی بر روی آن باقی نماند.
سپس ورق مسی تمیز و خشک را رو گرمکن قرار دهید و آن را روشن کنید.

در حین گرم شدن، شما طرح های اکسید شدن را (که در حال شکل گرفتن هستند) می بینید . رنگ های نارنجی، ارغوانی و قرمز سطح مس را می پوشاند.

هرچه مس گرم تر می شود، رنگ ها با پوشش تیره تر اکسید مس جایگزین می شود. زیاد عجله نداشته باشید، این اکسیدی نیست که ما می خواهیم، اما به تدریج، رنگ های قرمز، نارنجی، صورتی و ارغوانی ظاهر می شوند که لایه های زیرین اکسید مس را در بر دارد.

هنگامی که گرمکن سرخ می شود، آخرین نقطات رنگی نیز از بین می روند.

وقتی گرمکن کاملاً سرخ می شود، ورق مسی با لایه تیره رنگ اکسید مس پوشیده می شود. اجازه دهید این وضعیت برای نیم ساعت ادامه یابد، تا پوشش سیاه رنگ ضخیم شود. این موضوع حائز اهمیت است.

پس از نیم ساعت، گرمکن را خاموش کنید. اجازه دهید مس داغ بتدریج سرد شود. اگر آن را سریع سرد کنید، اکسید سیاه به مس می چسبد.
در حین سرد شدن، ورق مسی کمی چروک می خورد. اکسید مس نیز چروک می خورد. اما آنها به یک میزان منقبض (چروک) نمی خورند، این باعث می شود اکسید مس پوسته،پوسته شود

مقدار کمی از پوسته های سیاه از سطح ورق مسی (تا چند سانتیمتر) پرتاب می شوند.

وقتی مس سرد شده و به دمای اتاق می رسد (این حدود 20 دقیقه طول می کشد)، اغلب اکسید سیاه رنگ رفته اند. با قرار دادن زیر آب جاری و مالش دست، اغلب تکه های ریز نیز بر طرف می شوند. برای برداشتن تمام نقاط سیاه زیاد وسواس نداشته باشید. این ممکن است اکسید مس قرمز رنگ را خراب کند. ما برای عملکرد درست باتری به آن نیاز داریم. باقی کار آسان و سریع خواهد بود.
یک ورق مسی (به ابعاد حدودی ورق اولی) ببرید. هر دو ورق را به نرمی خم کنید تا داخل بطری پلاستیکی (بدون تماس با یکدیگر) قرار گیرند.
دو سیم سوسماری را به دو ورق مسی وصل کنید. سیمی که به صفحه مسی تمیز وصل است را به سر مثبت میلی آمپرسنج متصل کنید. سیمی که به صفحه اکسید مس وصل است را به سر منفی میلی آمپرسنج متصل کنید.
حال دو قاشق سوپ خوری نمک را در مقداری آب گرم حل نمایید. آب نمک را هم بزنید تا نمک حل شود. سپس با احتیاط آب نمک را در ظرف بریزید. آب نمک نباید تمام سطح ورق ها مسی را بپوشاند. حدود سه سانتیمتر از ورق داخل آب نمک قرار گیرد.

تصویر بالا باتری خورشیدی را در سایه نشان می دهد. دقت کنید آمپرسنج جریان 6 میکروآمپر را نشان می دهد.
باتری خورشیدی در سایه و تاریکی نیز برق تولید می کند و معمولاً می تواند جریانی در حدود میکروآمپر را برقرار نماید.
تصویر زیر باتری خورشیدی را در نور خورشید نشان می دهد.

نکته ای در مورد توان
این باتری می تواند 50 میکروآمپر در ولتاژ 2.5 ولت ایجاد کند. این معادل 0.0000125 وات (12.5 میکرو وات) است. بنابراین انتظار نداشته باشید که باتری لامپی را روشن کند یا دستگاهی را با آن به کار اندازید. این وسیله را می توان صرفاً برای آشکار سازی یا اندازه گیری نور استفاده نمود. اگر بخواهید انرژی خانه تان را با آن تامین کنید لازم است ابعاد صفحه مسی در حد چند ده هزار متر مربع باشد!

این دستگاه چگونه کار می کند؟
اکسید مس نوعی از ماده است که به آن نیمه هادی می گویند. هدایت الکتریکی نیمه هادی بین ماده رسانا و ماده نارسانا می باشد.
در نیمه رسانا، بین الکترون هایی که مقید به هسته هستند و الکترو نهایی که دور از اتم قرار دارند (و آزادانه حرکت می کنند و نقش هدایتی دارند) فاصله انرژی وجود دارد که به آن نوار شکاف می گویند.
الکترون ها نمی توانند در نوار شکاف قرار داشته باشند. به عبارت دیگر، یک الکترون نمی تواند با دریافت انرژی کمی از قید هسته اتم جدا شده و به نوار شکاف برود. بنابراین، یک الکترون بایستی به اندازه کافی انرژی بدست بیاورد تا بتواند از هسته دور شده و خارج نوار شکاف برود.
به همین نحو، یک الکترون در خارج نوار شکاف نمی تواند مقدار کمی انرژی از دست دهد و بر اثر آن کمی به هسته نزدیک گردد. بلکه الکترون باید به اندازه کافی انرژی از دست دهد تا بتواند از نوار شکاف عبور نموده و به محلی که الکترون ها اجازه حرکت دارند برسد.
وقتی نور خورشید به الکترون های اکسید مس می تابد، تعدادی از الکترون های به اندازه کافی انرژی (از نور خورشید) دریافت می کنند تا از نوار شکاف عبور نموده و تبدیل به الکترون آزاد می شوند.
الکترون آزاد به آب نمک وارد می شود و سپس از طریق ورق مسی تمیز وارد آمپرسنج می شود و از آنجا مجدداً به ورق اکسید مس باز می گردد.
وقتی الکترون از آمپرسنج عبور می کند بر روی عقربه آن کار انجام می دهد. وقتی سایه ای بر روی باتری خورشیدی می افتد، الکترون های کمتری از آمپرسنج عبور می کند و عقربه کمی منحرف می شود.