水果电池的研究[5篇模版]

第一篇：水果电池的研究

水果电池的研究》教案

活动内容

小学六年级综合实践活动（课程资源开发）；研究性学习。活动目标

1.科学探究：学会制作简单的水果电池；初步尝试画简单的电路图。

2.科学知识：知道电池的组成。

3.情感态度价值观：形成合作与分享的意识；初步意识到科学研究的严谨性。

4.培养学生简单的科学研究能力和创新实践能力。活动过程

一、活动启动阶段

师：同学们，在日常生活中，你见过哪些电池？收集了哪些电池？

（干电池、钮扣电池、锂电池）

师：你知道电池是怎么发明的吗？

介绍相关知识。(关键词：1800年；意大利；伏打；伏打电池)

师：我们今天这堂课，就来创造个小电池，做一个有趣的“水果电池”。

二、实验探究阶段

1、教师当场示范制作水果电池，边出示材料，边介绍。

分别介绍电流表、导线、鳄鱼夹、金属片。

电流表：很多科学实验中都会用到它，它的上面一部分可以显示出电流强度，下面几个是接线柱，今天我们就使用两边的接线柱，一个黑，一个红。电流表它能帮助我们测出今天的水果电池有没有电，电流有多大。

金属片，银白色的这块是锌片，褐色的这块是铜片。使用时我们把两根导线的鳄鱼夹分别接在电流表的两个接柱上，再把它们的另一头夹住住两块金属片。这样我们的初步工作就完成了。

2、学生用鳄鱼夹把电流表和金属片连接好。

3、教师往水果里插入铜片和锌片，电流表指针发生偏转。

4.学生尝试。

温馨提示：①实验时要小心，注意安全；②要爱护实验器材。

观察电流表，发现什么情况，读一读电流有几格。

出现3种情况：指针偏向正极，指针偏向负极，指针不偏转。

4、学生质疑。

如果出现指针不偏转的情况，是因为短路，两块电极板碰到一起了，可以让其他成功组的学生找一找病因，然后纠正。

说一说，为什么有的指针偏向正极，有的偏向右极。

比较两种不同结果两组的接线方法。

原因：偏向正的应是负接线柱（黑柱）接锌片，正接线柱（红柱）接铜片。偏向负的为接反了。然后调整。

5、提出疑问：这真的是电吗？

用音乐小喇叭（来自新年卡上）来验证。水果电池产生的电，足以使音乐小喇叭发出声音。

学生画，师巡回指导，然后将画得好的投影仪上展示，并请学生来说一说。（师在学生的画上用不同颜色标出来各部分，并指出：这是电路实物图，随着我们学习的深入，我们以后可以用符号来画，那时，就是电路图了。）

2、讲解水果电池的组成

师：我们刚才动手做了实验，又画了图，那么你觉得我们的水果电池可能分成几部分呢？（金属片，水果，电流表和导线）

师：是的，我们分别把它们称作电极板、电解质溶液、外电路。

3、师：你觉得这三个概念，理解最困难的是哪一个？（电解质溶液）

出示资料卡：什么是电解质；什么是电解质溶液。

4、师：现在你们对电解质溶液一定有所了解了！那么大家估计一下，大概还有哪些东西我们也可以来制作这样的电池？（梨、桔子、萝卜、土豆等）其实不只是水果蔬菜可以制作电池，你们，老师，一个个活生生的人也可以是一个电池。人也可做成电池？你有办法吗？我们怎么把电极板和人连起来？

方法：

1、双手捏住电极板。

2、将电极放到舌头上。

（这时，要注意卫生，当心短路。舌头感觉。）

四、实验拓展阶段

1、师：我们已经做了一组苹果做成的水果电池，细心的同学们不知有没有发现，它们产生的电流都一样大吗？（不一样）

师：你认为可能和什么因素有关，（学生会说很多）我们一边实验，一边可以填写这种实验记录单。大家经过实验，经过讨论，可以把实验的现象，研究的结论记录下来。

2、学生做各种电池实验，并填单。

汇报，各小组推荐一名同学来说一说研究成果。

3、师：大家都玩过玩具电动汽车吧！有的电池只要一节，有的会要两节、四节甚至更多，电池的多少会影响它们吗？那么我们的水果电池如果一个一个联起来，估计它的能量会怎么样？（课外研究课题）

五、活动总结阶段

师：同学们，科学是十分严谨的，就以一个小小的水果电池来说，我们做得可能不一定完美，因为很多不确定因素会影响实验结果。所以做实验时我们要细致、严谨。

师：我们今天做了水果电池，也研究了它们的一些小秘密，你认为有什么收获吗？

师：我们下课后可以结合今天的活动，继续研究其他水果电池，通过上网查找资料，或阅读书籍，来写写科技小日记，或者科技小论文。我想，这样会很意义的。

第二篇：水果电池教案

水果电子表

一、教学目标：

1、会用柠檬等酸性水果制作电池

2、研究电如何流动

3、检验你的柠檬电池在不同条件下工作效果如何

二、教学用品：

鲜柠檬、铜片、铝片、发光二极管、剪刀、电池 两端带鳄鱼夹的电线

三、教学过程：

1、引课

电在我们的现代生活中扮演着重要的角色，它也正驱动着现代社会。（1）电的两种类型：A 静电（干燥时产生的）

B流动的电：电荷从一个地方流到另一个地方所产生的现象。

（常用电路）

（2）电的威力很大----闪电（雷击）

2、新授课

电池是一种便利的电储存器，用于驱动便携式电器。多数电池是由一个或多个小单位的电池，而这些更小单位的电池是由一些令人惊奇的材料制成的。

制作柠檬电池：根据柠檬电池教材的步骤来制作柠檬电池。

知识点：（Ⅰ）所有的电池都有三部件组成：

A：正极（铜片）-----“ ＋” B：负极（铝片）-----“－”

C：电解质。电解质的作用是把终端分开，充当电子载体。

（Ⅱ）电池是便利的电储存器，电池有各种形状和型号，但它们的工作原理都是将化学能储存起来并将其转化为电能。

（Ⅲ）所有的电池都含有液体，糊剂或固体电解质，正电极和负电极。电解质是酸，储存电子，正电极吸收电子，负电极发生化学反应，产生电子流。电池在与电器相连时，电子将由负极流向正极，产生电流。

（Ⅳ）当你用不同的水果或蔬菜制作电池时，你会发现水果或蔬菜越酸，电压就越高。

（2）将几个柠檬电池串联起来，再测验一下电量的大小，你发现什么？

注意：要将电池的正极与另一个电池的负极相连接，剩下的两极再分别与伏特表相连接。

3、课堂小结（巩固提问，做作业）

四、实验扩展

1、电池是产生电的最基本单位，电池的作用如同水泵，促使电子流动产生电，每种电池都有固定的电压。

2、电路畅通的两个条件：电流和电压

3、电压是电子会在正负极两点间的流动，因为正负极之间具有电位差，这个电位差就是电压。

第三篇：水果电池教学设计

水果电池

一、活动目标

1.科学探究：学会制作简单的水果电池；初步尝试画简单的电路图。

2.科学知识：知道电池的组成。

3.情感态度价值观：形成合作与分享的意识；初步意识到科学研究的严谨性。

4.培养学生简单的科学研究能力和创新实践能力。

二、实验准备

水果（西红柿、橘子）、导线、铜片、锌片、生日音乐卡等

三、实验内容

教师演示实验：西红柿音乐卡片

学生实验：

方案1：电极插入单瓣橘子，观察电流表指针变化；

方案2：电极插入两瓣分开的橘子，观察电流表指针变化（若无变化，如何改进）；

方案3：电极插入两瓣未分开的橘子，观察电流表指针变化。（注意：两个电极插入不同的橘瓣中）

识记：离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。

第四篇：水果电池研究性学习报告

水果电池研究性学习报告

-----------高二（14）

内容摘要：从化学课上我们知道了，有一种电池叫水果电池，那这种电池真的能导电么？又或者用什么样的水果的导电性会好？还有要用什么样的电极呢？于是，我们带着这些问题开始了我们的研究性学习实验，通过大量实验表明，大多数水果都能导电，但不同的水果所产生的电流和电压是不同的，同一个水果在使用不同的电极，所产生的电流和电压也不一样，同一种水果进行串联时，其产生的电压是成倍增加的，同一个水果的电流会不会因为水果的是否完整而发生改变呢？这还需要我们的大量探究和实验，下面开始了我们的实验。一：课题方案

1：课题背景：我们只知道有水果电池这样东西，但没有真的去了解他，研究它，对于其中的问题，如同一种水果串联起来或并联起来所产生的电流和电压是怎样的呢？水果为什么能发电？他对于实际有什么应用呢？这些都是我们的同学非常感兴趣，也同时让我们十分疑惑，所以就这些问题，我们开始了我关于水果电池的研究。

二：研究内容，目的和要求

1：实验探究各种水果的发电情况。电压，电流强度。

2：实验探究各种水果间串联、并联后的发电情况。

3：理论研究水果电池的原理

4：试图探究水果电池原理的应用

5：掌握探究实验的基本方法，提高自己的探究能力

6：从这次活动中锻炼我们的团队精神

三：探究方法

实验法 文献法报告撰写法。

探究一，橘子能发电么？

一：建立假设：1，橘子可能会发电2：橘子可能不会发电

二：设计实验方案

1：器材准备：橘子，铜片，锌片，灵敏电流计

2：实验操作步骤：分别用锌片和铜片作电极，用软电线做导线，用灵敏电流计测出通过他的电流，用电压表测出电压。

3：得出结论，假设一成立

探究二：多个橘子串联能导电么？

进行试验：我们将多个橘子串联起来，来测他们两端的电压和电流，此实验完毕后，再把橘子并联起来，再测一次他们两端的电压和电流。我们得到了以下结论：

所以，我们得出，多个橘子串联，不仅能够发电，而且他的电流和电压强度比单个橘子的电压和电流强度要强

探究三，对苹果进行了实验。

进行实验：

找一些铜片和铝片，再剪一些比铜片和铝片大一些的纸片在醋里浸一下。在一个铝片的上面放一个纸片，在纸片上放个铜片，一个简易的化学电池就做好了，铜片是正极，铝片是负极，浸湿的纸片就是电解质。不过，这样的一个“电池”产生的电实在太微弱了，只能用灵敏的电表测到。如果把许多这样的“小电池”垒起来，让一个“电池”的铝片放在另一个“电池”的铜片上（这时铝片和铜片之间不要放纸片），这时产生的电流就强了一些，几个“电池”垒起来就能点亮一个发光二极管（一种通过很小电流就能发光的半导体元件）。如果很多这样的电池垒起来，电流就会很强了。也可以把铜片和铝片插进一些蔬菜水果里，如插在苹果里，这样就可以做成一个有趣的“水果电池”。

苹果中含有大量的水果酸，是一种很好的电解质。如果在水果中插入两个电极，就会象化学电池一样能产生出电流。影响水果产生电流大小的因素很多，有水果自身的原因（如水果的种类、水果的大小和成熟程度），还有外界的原因，如插入水果的两个电极的大小、两电极间距和插入的深度等因素。在研究多种变量的探究中，关键是要控制好变量，即在探究某个变量产生的电流的影响时，其它的各种变量保持不变，并在对照中发现该变量的影响效果。我们制造水果“电源”，这款电源，主要原料是苹果，大约有150多个。

由于苹果本身带有含磷的酸性物质，通过与铜丝和采用镀锌的钉子连接便可产生化学反应，在把镀锌的钉子插入苹果后，用铜丝再把每个苹果连接起来便可产生微弱的电量，理论上，任何带有酸性物质的苹果都可通过此方法提供电力。

考虑到需要足够的电力才能让带动音响进行工作，我们总共使用了500磅苹果，每个苹果可产生大约0．5伏特、0．2毫安的电量。通过并联，500磅重的马铃薯一共产生了5伏特、4毫安的电力。

把这些苹果放入卡车之后，该“苹果电源”成功地对收音机进行音乐播放提供了电源，音箱里发出了悦耳的声音。当然，这些用过的苹果不能食用。电池很快就腐烂。

又经过其他实验我们得出，其他的瓜果也能导电，所以我们得出以下表格：

在这次试验中，我们还明白了，不同的电极对水果的导电性也不同但大多都是活泼金属，如钾、钠、钙、镁、铝、锡、铁、锌、铅等，他们的金属活动性是依次增强的。

实验总结，通过这次试验，我们充分的感受到了集体团结的重要性，我们大家在这次活动中互帮互助，分工明确，通过大家一起的努力，终于，这次研究性实验我们很成功的完成了，我们也都明白了关于水果电池的原理，以及对于他我们所不懂得方面也得到了充分的验证，也提高了我们的动手能力和思考能力，我希望下次还能有这样的机会，培养我们的动手能力，是我们的生活更加丰富。

第五篇：晶体硅电池漏电研究

【干货】晶体硅电池漏电都有哪些原因？

2016-01-26

摘要本文描述了晶体硅太阳能电池片局部漏电现象，分析了晶体硅硅片及电池生产过程中可能产生的漏电原因及预防措施。电池生产过程中刻蚀不完全或未刻蚀、点状烧穿和印刷擦片或漏浆等情况会产生漏电，严重影响电池片的品质，另外发现Si3N4颗粒、多晶硅晶界等也有可能造成电池片漏电。

关键词：漏电流;点状烧穿;印刷擦片;刻蚀不完全

太阳能发电由于其具有环保、高效、节能以及取之不尽、用之不竭等特点，已成为新能源中最受瞩目的能源。太阳能电池是一个巨大的半导体二极管，以半导体材料为基础进行能量转换。目前，光伏行业中晶体硅太阳能电池还是占主导位置。晶体硅太阳电池主要分为两种，一种是将圆柱形的单晶硅棒切割成单晶硅片;一种是通过铸锭方式生成多晶硅片。单晶硅棒和多晶铸锭的质量很大程度上可以影响晶体硅电池片的质量。随着晶体硅电池利用的日益广泛，晶体硅太阳电池局部漏电问题逐渐受到人们的关注与重视。因此晶体硅电池漏电原因的分析与讨论成为晶体硅电池研究的热点之一。

在晶体硅太阳电池生产过程中，部分晶体硅太阳电池难免会因为各种原因导致局部漏电，甚至短路。晶体硅片在制作生产过程中导致局部漏电主要原因为1)通过PN结的漏电流;2)沿电池边缘的表面漏电流;3)金属化处理后沿着微观裂纹或晶界形成的微观通道的漏电流[1]。本文主要探究了晶体硅电池漏电的原因，并进行具体分析。

一、晶体硅太阳电池工作原理

如图1所示，当处于开路的情况下，当光生电流和正向电流相等的时候，则由于电子和空穴分别流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级之间，P-N结两端将建立起稳定的电势差Voc(P区为正,N区为负)。如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流，只要光生电流不停止，就会有源源不断的电流通过电路，P-N结起到了一个电源的作用。这就是太阳能电池的工作原理[2]。来源：Solarbe 作者：李吉，靳迎松，严金梅，王惠，麻增智，赵江雷

图2是利用P/N结光生伏特效应做成的理想光电池的等效电路图。

图中把光照下的p-n结看作一个理想二极管和恒流源并联，恒流源的电流即为光生电流IL，由于前面和背面的电极和接触，以及材料本身具有一定的电阻率，基区和顶层都不可避免的要引入附加电阻。流经负载的电流，经过它们时，必然引起损耗。在等效电路中，可将它们的总效果用一个串联电阻RS来表示。由于电池边沿的漏电和制作金属化电极时，在电池的微裂纹、划痕等处形成的金属桥漏电等，使一部分本应通过负载的电流短路，这种作用的大小可用一并联电阻RSH来等效。本文主要研究的就是在实际太阳电池生产中的漏电原因[3]。

二、晶体硅太阳电池漏电分析

从晶体硅太阳电池生产工艺流程看，以下几个因素与电池片漏电有关：1)刻蚀不完全或未刻蚀;2)点状烧穿;3)印刷擦片或漏浆。对上述三方面进行实验研究，在研究过程中发现除了以上三种漏电原因外，还有Si3N4颗粒、多晶晶界等也会造成电池片漏电[4,5]。

1刻蚀不完全或未刻蚀造成的漏电

扩散工艺中在硅片的上表面和周边都扩散上了N型结，如果不去除周边的N型结会导致电池片正负极被周边的N型结联接起来，使电池正负极接通，起不到电池的作用了，我们用等离子刻蚀去除太阳能电池的周边结，其腐蚀反应方程为：

CF4------C+4F*(1)Si+4F------SiF4* ↑(2)

等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。

如果硅片未刻蚀或刻蚀不完全没有及时发现，并且下传印刷，将产生局部漏电的电池片，我们可以通过IR红外热成像仪，判断局部漏电硅片是否刻蚀原因产生的。

IR红外热成像仪的工作原理是在连接电池片的正负极时，使电池片上会形成一个电流回路，当有区域漏电时，该区域的电流就会特别大，产生的热量就会比较多，红外成像仪可以根据硅片表面产生的不同热量转换为电信号，进而在显示器上形成热图像，可以对发热的异常区域进行准确的识别。

刻蚀不完全或未刻蚀的硅片在IR下表现为电池片边缘发红，如图3所示。刻蚀不完全或未刻蚀的电池片在进行四周打磨后漏电流会减少到2A以下，如表1所示。

以上几点可以判断为刻蚀不完全或未刻蚀造成的。刻蚀不完全主要是由于硅片边结由于设备原因或人为原因未去除干净，导致漏电过大的异常现象主要有以下原因：1)刻蚀功率过小;2)刻蚀时间不足;3)刻蚀压力波动导致刻蚀不均;4)刻蚀时机台故障，以致刻蚀未进行完全;5)刻蚀时，硅片底部托盘未旋转，导致刻蚀不均;6)人为原因，将未刻蚀硅片下传;针对以上原因需要加强刻蚀机的监控，增加人员的责任意识。

2点状烧穿造成的漏电

点状烧穿通常意义上指IR拍摄出呈现点状发红的漏电现象，具体表现如图4所示，其主要由以下三种因素引起，1)隐裂引起的点状烧穿;2)微隐裂引起的点状烧穿;3)未知因素引起的点状烧穿。

隐裂引起的点状烧穿主要有两种方式产生，1)扩散前隐裂即在扩散步磷源顺着裂缝扩散，从而导致上下导通，产生点状烧穿;2)印刷前隐裂即在印刷过程中，浆料恰巧印过裂缝，银浆通过裂缝渗透到背面产生点状烧穿。对于由隐裂而产生的点状烧穿，我们必须规范生产现场操作，尽量避免产生隐裂片的可能。比如装舟卸舟时轻拿轻放，保持印刷机台干净平整等等。

微隐裂引起的点状烧穿主要是因为硅片本身晶体结构存在缺陷，在烧结过程中会破坏晶体结构，银浆顺着晶界渗透至基区，从而产生漏电。我们通常也称此现象为微隐裂。判断是硅片本身的缺陷还是晶体硅电池生产过程中导致的点状烧穿，我们需要借助扫描电镜进行分析。

由扫描电镜即扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，简称SEM)，主要用于观察样品的表面形貌、割裂面结构、管腔内表面的结构等，所获得的图像立体感强，可用来观察样品的各种形貌特征。

由SEM图片可知：微隐裂正面与背面均存在凹槽缺陷，导致点状烧穿，如图5所示。对于此类由晶体缺陷引起的点状烧穿，如果要降低其产生的可能性，则需要在进料时加一道检测工序，测量每片原料片的少子寿命分布，剔除异常片。但该工序费时费力，可行性有待进一步商榷。

3擦片或漏浆造成的漏电

擦片主要是指在印刷过程中出现的印刷不良片用酒精等将栅线擦拭干净后重新印刷的电池片。这些电池片如果没有处理好，可以看到如图6所示的形貌。在显微镜下观察可以看到还有部分浆料残留在硅片表面，IR图像显示有大面积漏电，EL图像显示表面有大面积污染，SEM图像显示可以看到密密麻麻的细点，这些细点即为银浆，在擦片的过程中银浆渗进电池片里;小颗粒银浆是团状银浆在烧结过程中形成玻璃态造成的大面积漏电。

造成擦片漏电的原因主要为人为操作不规范导致的，1)人为的擦片破坏Si3N4膜面，使Si3N4钝化效果失效;2)绒面凸起部分在人为摩擦过程中极易受损，使电池片p型裸露，印刷后直接与金属电极导通发生短路;3)即使擦片后表观看来已无浆料，但仍会有少量浆料残留在绒面凹陷处，烧结后成为金属复合中心，降低少子寿命，漏电明显增大;4)擦片过程中难免使电池片四周沾到浆料，造成pn结导通，发生漏电。

漏浆主要包含边缘漏浆和表面漏浆两种，边缘漏浆是指电池片四周沾到浆料，造成pn型导通，发生漏电如图7所示;边缘漏浆和刻蚀不完全只看IR图像很难区分，必须在SEM或者基恩士下观察方能准确判断。

表面漏浆是指电池片在印刷前有隐裂，印刷时隐裂处沾染上铝浆，烧结时铝浆随银浆一起被烧进PN结，而导致PN结被烧穿，引起的漏电如图8所示。平面图上明显看到浆料(红色线条包围的区域)，这些浆料以铝浆为主。其他原因造成的漏电

Si3N4颗粒有可能造成漏电如图9所示，Si3N4颗粒主要来源：1)铸造多晶硅时在坩埚表面喷涂的Si3N4脱落融入硅锭所致;2)镀膜时SiH4的含量偏高，形成Si3N4颗粒。Si3N4颗粒的晶粒贯穿电池片的层错，使PN结导通而导致漏电。

晶界缺陷有可能造成漏电如图10所示，其原因主要为1)杂质原子容易在晶界位置集中，形成各类缺陷和复合中心;2)高温扩散的原子也容易沿着位错和晶界形成微小的桥路漏电。

三、结论

分析了晶体硅硅片及电池生产阶段可能产生的漏电原因及预防措施。在电池生产过程中产生漏电的主要原因为：1)刻蚀不完全或未刻蚀 2)点状烧穿3)印刷擦片或漏浆等，严重影响电池片的品质。在分析过程中还发现Si3N4颗粒、多晶晶界等也有可能造成电池片漏电，在以后的研究中也需要重点关注。

参考文献

[1] 曹泽淳.国产太阳电池并联电阻的研究.中国太阳能学会第一届光伏会.北京.1983

[2] 马丁•格林.太阳电池工作原理、工艺和系统的应用[M].北京:.电子工业出版社,1987,98-103.[3] 刘恩科,朱秉升,罗晋升,等.半导体物理学[M]:第6版.北京:电子工业出版社,2006:151-164.[4] Breitenstein O, Rakotoniaina JP, Al Rifai MH.Quantitative evaluation of shunts in solar cells by lock-in thermography.Progress in Photovoltaics: Research and Applications 2003;11: 512–526.[5] Breitenstein O, Langenkamp M, Lang O, Schirrmacher A.Shunts due to laser scribing of solar cells evaluated by highlysensitive lock-in thermography.Solar Energy Materials and Solar Cells 2001;65: 55–62.