Есть у меня, скажем так, «маленькая слабость» — устройства и полезные методы, генерируемые буквально из «подножного корма» и сегодня мы поговорим об одном из подобных: можно ли создать солнечную батарею «практически из ничего»? 

Как выясняется — вполне себе можно, и даже более того: этот эффект довольно давно известен: превращение обычной меди — в полупроводник! 

В основе солнечных батарей находится эксплуатация фотоэлектрического эффекта, который впервые был обнаружен французским физиком Эдмоном Беккерелем ещё в 1839 году, когда в ходе своих экспериментов, погружая в кислый, щелочной или нейтральный раствор электроды из платины или золота (покрытые хлоридом или бромидом серебра) и освещая их светом, он обнаружил появление электрического тока. 

После ознакомления общественности с этим открытием, начались исследования, где благодаря трудам ряда учёных удалось обнаружить наличие этого эффекта у многих сочетаний веществ, и, например, в 1904 году, немецкий физик Вильгельм Галльвахс, исследуя сочетание меди и её оксида, обнаружил, что они являются фотоэлектрическими — то есть, наблюдается протекание электрического тока, под воздействием света*.

*В дальнейшем это открытие привело даже к появлению класса так называемых «купроксных выпрямителей» — то есть, первых прообразов современных диодов, только на базе медно-оксидного полупроводникового перехода.

Любопытно, что если обратиться к работам некоторых современных исследователей истории развития купроксных выпрямителей, то мы можем узнать для себя некоторые любопытные детали, чтобы так сказать «намотать на ус» (если бы скажем, нам вдруг пришла в голову идея сделать простейшие самодельные диоды! Хммм, а ведь это, однако, мысль! :-) ):

  • Например, на 4-5 странице указанной работы («it should also be noted that the electrical properties…») мы можем узнать, что электрические свойства получаемых выпрямителей сильно зависят от того, как производилась их термообработка, в частности, охлаждение:

    • Медленное охлаждение нагретой меди на воздухе — даёт возможность получить выпрямитель с относительно высоким обратным напряжением пробоя;

    • Тогда как быстрое охлаждение, например, с помощью закалки в воде — позволяет получить выпрямители с относительно низким прямым и обратным сопротивлением, которые, однако, не могут выдерживать то же напряжение, как и выпрямители, прошедшие медленное охлаждение, но зато они могут выдерживать большую силу проходящего тока (что логично — сопротивление то относительно маленькое!).

Как мы видим, даже по описанию выше, — сам факт получения оксида меди подразумевает в самом распространённом случае нагрев, и наиболее типичная установка (и логика действий) для демонстрации подобного эффекта выглядит следующим образом: пластина (провод и т.д.) из меди нагревается с помощью любого источника тепла, таким образом, чтобы она покрылась красноватым налётом оксида — это и есть оксид меди (I) — полупроводник, который и нужен для опытов.

Если посмотреть на экспериментаторов в сети, то можно там заметить, что большинство перебарщивает с нагревом и медь окисляется до оксида меди (II) — чёрного чешуйчатого налёта на поверхности, который не нужен и легко отваливается (т.е. для дела нужен только красноватый налёт, который крепко удерживается на поверхности).

В дальнейшем, эту пластину (провод и т.д.) — с целью демонстрации фотоэлектрического эффекта (так мы сконцентрировались именно на нём, а не на эффекте выпрямления) погружают в токопроводящую среду — обычно подсоленную воду, куда опускается второй электрод (например, такая же пластина, только из чистой меди), подключается нагрузка (например, даже вольтметр) и, теперь, если всю эту установку выставить под свет — то можно будет наблюдать появление электрического тока в сети. 

Я тут нашёл короткое видео, как это выглядит в жизни — думаю, будет интересно:

Если мы обратимся к официальному описанию сути фотоэлектрического эффекта, то мы узнаем, что главный принцип, лежащий в основе этого эффекта заключается в том, что электромагнитное излучение с достаточной энергетикой (проще говоря, свет, с соответствующей длиной волны, к которой наиболее чувствителен данный конкретный полупроводник) попадает на полупроводящий слой — то происходит возбуждение электронов, находящихся в валентной зоне и переход их в зону проводимости, и дальнейший переход в выпрямляющий переход и далее в электрическую цепь.

Я довольно давно отслеживаю разработки в этой области, и знаю, что учёные постоянно работают над увеличением поглощения и, в частности, одним из наиболее интересных направлений является разработка систем, способных поглощать рассеянное излучение, а не только активное прямое световое излучение — которое так любят обычные солнечные батареи!

Одним из наиболее впечатляющих примеров успеха в этой области являются работы швейцарского учёного Михаэля Гретцеля, который стал создавать прозрачные солнечные панели, несколько окрашенные красителем — суть принципа действия которых заключается в том, что стеклянная прозрачная ячейка содержит гель, содержащий краситель и полупроводник — оксид титана (TiO2) (кстати, запомним его, оочень интересная штука! Об этом ещё будет ниже!), и вся система работает таким образом, что краситель, получая квант света, высвобождает электрон, который подхватывается полупроводником (TiO2) и уносится в цепь:

Эффективность системы (при рассеянном свете) связана с тем, что свет, проходя сквозь неё, испытывает многократные переотражения, и улавливается даже слабое, рассеянное и непрямое излучение. 

Таким образом, ознакомившись со всем этим, и вернувшись обратно к нашим медно-окисным пластинам, нам станет понятно, почему в наиболее распространённым эксперименте с окунанием этих пластин в токопроводящую жидкость вообще, собственно, используется сама жидкость: по большому счёту, это всего лишь замыкатель цепи! 

То есть, высвобожденный электрон нужно перенести к другому электроду и самый простой способ это сделать — использовать подсоленную воду! Никакой фантастики…

Приходилось как-то видеть любопытное видео на эту тему правда ссылку на него из-за давности лет сейчас не смог найти, где человек создал подобную токогенерирующую систему оригинальным образом — две медные пластины (одна оксидированная, а другая чистая) он просто-напросто положил на берег океана, где набегающая волна постоянно смачивала и связывала их друг с другом через солёный электролит,  и, в то же время, получается что оксидированная пластина всё время была открыта воздействию прямых лучей солнца! Соответственно, подключив вольтметр, он и регистрировал электрический ток!

Красивый получился эксперимент…

Таким образом, понимая основные принципы функционирования — никто не мешает сделать всё то же самое, только используя для переноса электронов некий другой прозрачный, но токопроводящий «агент» вместо воды — например, покрыв поверхность оксида меди прозрачным токопроводящим лаком или оксидом индия-олова (ITO — материал прозрачного электрода для LED-дисплеев) и подключив к этому слою второй электрод… 

Понимаю, что вам, наверняка (так же как и мне) было бы интересно, а, собственно говоря, какой величины токи можно было бы генерировать с применением этого медно-окисного метода: и я тут нашёл кое-какую информацию (см. «the current reaches 12.5 mA at 40% of the sodium chloride solution»), и там же мы узнаём, что площадь электродов составляла 12 см² («copper oxide and normal copper sheets employed easily, they have the same size roughly12cm2…» — слитное написание здесь не ошибка, а дословное цитирование). 

Из чего мы можем видеть, что солнечная батарея на базе водного раствора поваренной соли даёт достаточно малые токи, но, тем не менее, они есть! :-) 

Правда остаётся проблема с постепенным разрушением электродов в соляной среде — поэтому, предпочтительным является переход на второй прозрачный электрод.

Кстати говоря, просмотрев целый ряд научных работ, я заметил там такую любопытную вещь, что многие экспериментаторы, кто наносил второй электрод на поверхность этого оксида меди — напыляли его тонким слоем в вакуумной камере, распыляя в качестве такого электрода, например, золото (его там уходят вообще считанные копейки, ибо тонкий слой) — итого, тонкий слой получается прозрачным, не окисляется со временем и хорошо проводит ток!

Лайфхак, однако… :-) 

Тем не менее, это всё довольно далёкая наука, где несмотря на это, у меня таки есть кое-что «ближе к жизни» для вас! ;-) помните, что чуть выше, я попросил запомнить оксид титана (TiO2)? 

Приходило ли вам в голову, что это один из самых распространённых полупроводников, который в виде красителя может присутствовать во множестве областей жизни: строительные краски, зубные пасты, пластик, бумага, косметика и даже детская гуашь?! :-) «полупроводник из гуаши» — согласитесь, что звучит недурно?  

Таким образом, мы видим, что при желании, раздобыть оксид титана не составляет какой-либо сложности — причём, даже химически чистого (в виде порошка). 

Остаётся только добавить в порошок оксида титана краситель* (который под воздействием солнечного света и высвобождает электроны, затем захватываемые полупроводником) и нанести сверху прозрачный электрод — в виде напыляемого из малярного пистолета или накатываемого валиком состава (например, PEDOT:PSS или иного решения) — и на выходе имеем электрогенерирующие стены!

*Кстати в качестве такого красителя могут использоваться даже обычные природные красители, а точнее, их сок (как ни странно, хорошо работает гранатовый, см. по ссылке выше: «the efficiency of the prepared pomegranate sensitized solar cell was η = 2.0%») — правда такие красители довольно быстро выгорают на солнце, поэтому это скорее экспериментальный лабораторный подход, но как факт, интересно! 

То есть, не обязательно в качестве красителей использовать какие-то безумно редкие или недоступные вещи…

В любом случае, наличие таких разработок, заставляет задуматься о том, что необычные решения могут быть найдены даже на базе самых доступных компонентов, базируясь на которых можно создавать довольно любопытные вещи… 

_________________________________________________

Размещайте облачную инфраструктуру и масштабируйте сервисы с надежным облачным провайдером Beget.Эксклюзивно для читателей Хабра мы даем бонус 10% при первом пополнении.

Воспользоваться

Комментарии (9)


  1. u007
    18.09.2026 13:50

    Остаётся только добавить в порошок оксида титана краситель и нанести сверху прозрачный электрод

    Электролит забыли, чтобы восстанавливать выбитые электроны.


    1. ponikrf
      18.09.2026 13:50

      Кто забыл? ИИшка которая это генерила?

      Самая простая самодельная солнечная батарея: просто из куска меди или медного провода

      Ну и где демонстрация автора? Как это сделать? Если это так просто и достаточно куска меди - где демонстрация та? Или цель просто взять любую тему прогнать через иишку со скудным системным промтом?

      Как правильно заметили выше, нужно восстанавливать выбитые электроны. По сути статья и так никакая, так еще и технически не точная.

      Плюсы накручены. Жесть уже от качества со дна стучат.


      1. cnet Автор
        18.09.2026 13:50

        Пошагово:

        а) Я исследую всё, что мне интересно и пишу об этом. Да, я тоже не идеален, и где то могу ошибаться и не знать каких то нюансов;

        б) Исследования интересных для меня сфер, как я думаю, - облегчает дорогу тем, кто захочет ещё глубже вникнуть в суть вопроса, и я, по крайней мере, был бы благодарен, если бы мне кто то так обзорно давал понимание тех областей, которые мне интересны. Как правило, нет, то, что меня интересует - никогда не лежит на поверхности и мне приходится копать, (вплоть до научных работ, лично! читая их), что не исключает того, что где то, что то я могу не так понять или понять не до конца;

        в) Я нигде в статье не обещал (и потом не сдержал обещание) что "вот вот сейчас будет самоделка!" - чтобы обвинять меня в том, что вам лично захотелось;

        г) По поводу электролита: есть безэлектролитные системы (как я понимаю), о чём я и упомянул в статье - в частности, напыление золота прямо на оксид меди. См. тут и тут.

        С ув. cnet


        1. ponikrf
          18.09.2026 13:50

          Дак это не исследование. Я могу спросить об этом нейросеть и она выдаст мне результат даже без дополнительных источников то что вы сейчас написали. Только скорее всего она напишет даже больше и лучше и научнее.

          Мы с вами прекрасно понимаем ПОЧЕМУ была написана эта статья.

          Не надо делать из себя жертву. Ваш текст это просто нейрослоп причем в худшем его проявлении. Попросите модель ставить по меньше знаков восклицания, а она у вас перевозбудилась, "однако".

          Вы даже не удосужились (обычно когда пишут такой парашный текст) указать в конце что все это просто байт, и реальный КПД не дойдет даже до 1%.

          Но статья сделана настолько ненаучно, что тут про КПД ничего не написано.

          Фотокоррозия, материалы подложки, деградация. Все это ВИДИМО вобще недостойно упоминания хотя на самом деле является решающим.

          Самая простая самодельная солнечная батарея: просто из куска меди или медного провода

          Ждем от вас статьи с заголовком. "Ядерный реактор своими руками: просто урановая руда и немного смекалки"

          PS: Ребята которые ставят минусы в карму - я вас прекрасно понимаю - делайте свое дело.


          1. cnet Автор
            18.09.2026 13:50

            Понятно, ни единого нормального аргумента. Впрочем, это ожидалось. Ок, считаю дальнейшее продолжение разговора с вами бесполезным. Удачи.


            1. ponikrf
              18.09.2026 13:50

              У меня не аргументы а претензии.

              1. Кликбейтный заголовок, не соответствующий практической ценности.

              2. Отсутствие реальных метрик, хоть каких то осязаемых, напряжение, КПД именно медного элемента

              3. Игнорирование физических ограничений, как та же фотокоррозия

              4. Вы поверхностно перемешиваете все, не давая ничего конкретного

              Ваша статья не имеет никакой ценности с прикладной точки зрения. Вы начинаете с темы о поулчении электричества из меди и тут же переходите на абсолютно другие технологии. Не давая даже потенциальных характеристик идеи которая у вас УКАЗАНА в теме статьи.

              Чем ваша статья отличается от статьи например "Бесплатное электричество: заземление и атмосферное напряжение"

              В которой можно просто описать физическое явление и что электричество так можно получить.


              Чем от текущей статьи это будет отличаться?

              Теперь представьте что все статьи станут такими. Ну это же вобще п.....

              Я не против нейрослопа как такогового. Но ваш это уже край. Это просто уровня первый ссылки яндекса на самый зашкварный сайт который не отвечает не на какие прикладные вопросы.


              1. cnet Автор
                18.09.2026 13:50

                Ладно, ещё раз отвечу и перестаю здесь отписываться:

                Ваши претензии - это ваше видение мира, которое (почему то?) вы решили считать мерилом, которое должно быть стандартом и решили распространить это на других.

                Подача информации может быть абсолютно разной, в том числе, для разных целей, например: бизнес-план, научно-техническое обоснование, ознакомление! народа с интересным вариантом, технологией, поэтапный план внедрения и т.д. и т.п.

                В зависимости от целей - варьируется и глубина рассмотрения. Касаемо некоторых моментов, которые мне самому были интересны (и которые удалось найти!) я привёл в рамках статьи все необходимые ссылки в научных работах, с которыми ознакомился лично.

                Это не курсовая, не дипломный проект и не поэтапный план внедрения или что то подобное (может ещё ГОСТовскую рамочку добавить?) чтобы взять и делать сразу.

                Это ознакомление с интересным (для автора) подходом, технологией и т.д.

                Кому было интересно - прочитал, узнал куда двигаться и копает глубже. И не более того.

                Всё остальное - абсолютно излишне: рамки краткой статьи всё равно не позволят да и не к чему - далеко не каждый первый (и даже не каждый 100-й) соберётся такое делать.

                На этом всё что хотел, я сказал. Дальнейшую дискуссию продолжать не буду.


                1. Fernandoannamariavictoria
                  18.09.2026 13:50

                  Вы говорите - “ознакомление”, не более. Хорошо. Но тогда почему статья называется “Самая простая самодельная солнечная батарея: просто из куска меди или медного провода”? Это название обещает именно самоделку. Если цель была обзор - название должно было быть другим. Именно это несоответствие и вызывает претензии. А не “моё видение мира”.


  1. Fernandoannamariavictoria
    18.09.2026 13:50

    Медно-оксидные (Cu₂O) элементы деградируют под светом за считанные часы, а их КПД - около 2%. И это в лучшем случае!