lunes, 4 de junio de 2012

Celda solar casera Grätzel (proyecto de ciencias)

 Ya he descrito anteriormente el proceso de fabricación de una celda solar de cobre para fines didácticos. En este ocasión mostraré como fabricar una célda Grätzel  también para fines didácticos.

La celda Grätzel está compuesta por un material semiconductor (TiO2, dióxido de titanio) pintado por un colorante, un electrólito (solución de Yodo), dos electrodos de vidrio con una capa de conductora y transparente (SnO2) y un catalizador (grafito o platina). 


1. Preparación de las placas de vidrio conductoras.

Recuerda que vamos a trabajar con placas conductoras. Estas placas de vidrio son cubiertas con una película conductora de Sn02 que permiten el paso de la corriente. Para saber cuál es el lado conductor medimos la resistencia eléctrica con un multímetro. El lado conductor debe tener una resistencia de 20 a 30 Ohmios, mientras que el lado no conductor tendrá una resistencia infinita (a veces mostrada como un "1" en el multímetro). El vidrio puede ser comprado en tiendas de experimentos de laboratorio. Solo como ejemplo, colocamos una marca de un vidrio colector: http://www.pilkington.com/products/bp/bybenefit/specialapplications/tecglass/default.htm

Medición de la resistividad de las placas conductoras.

Fija las laminas a la mesa con una cinta adhesiva para poder trabajar con ellas en los siguientes pasos. El lado conductor debe estar encima.

Preparación de las placas de vidrio conductoras.

Limpia el vidrio de cualquier rastro de grasa o huellas de la mano usando un trapo suave con alcohol. Dejar secar.
  
2. Preparación de la solución de TiO2

Utilizando un mortero, mezcle 10 mL de vinagre con 6 g de Dióxido de Titanio de manera suave y homogénea. La solución debe estar lo suficientemente delgada (como una pintura blanca) para poder ser absorbida por un gotero. Para facilitar las cosas puede agregarse una gota de detergente liquido o de Triton X-100  y dejar reposar por 15 minutos hasta que la solución se disuelva.


Preparación de la solución de Dióxido de Titanio


3. Preparación del electrodo negativo (-)

Con ayuda de un gotero deposite la solución sobre la placa conductora de manera homogénea. (Puedes usar una placa de vidrio para ayudarte a homogenizar la mezcla). Si el resultado no es satisfactorio, limpia la lámina con una paño húmedo y repite la operación. No toques la mezcla con tus manos porque reducirás la eficiencia de la célula.


Preparación del electrodo negativo.

Usando un secador eléctrico seca la solución hasta que la húmeda se haya evaporado. No acerques mucho el secador (máximo unos 10 cm de la muestra).

Retira las cintas adhesivas con cuidado de no tocar la solución.

Ahora lleva la lámina a un horno a una temperatura entre 450°C y 550°C por diez minutos. También puedes usar un mechero Bunsen y calentar la placa a unos diez centímetros de la llama azul por unos tres a cinco minutos. La pasta blanca cambiará de un color blanco a uno marrón después de un minuto y después regresará a su color nuevamente. Deja la lámina enfriarse.

  
Método de secado de la lámina.

 4. Preparación del electrodo positivo (+)

Después de determinar el lado conductor de otra lámina conductora y limpiarla, píntala con un lápiz número dos hasta que quede totalmente oscura. También puedes quemar el lado conductor con una vela.


Preparación del electrodo positivo con lápiz (método 1).

Preparación del electrodo positivo con mechero (método 2).


5. Coloración del electrodo negativo (-)

Podemos usar una gran variedad de tintes para pintar nuestra célula: té negro, jugo de chicha morada, cochinilla, jugo de uva, jugo de remolacha/betarraga, jugo de mora, etc.

Coloca el jugo en una placa Petri lo suficientemente grande para sumergir la placa con TiO2 con el lado blanco hacia abajo. Dejar reposar la placa unos 10 minutos hasta que el TiO2 deje de ser blanco y tenga el color del tinte.

Ejemplos de colorantes posibles para la célula solar.

Limpia los bordes de la lámina y seca después la lámina con un secador.


6. Montaje de la célula solar

Junte los dos electrodos usando dos clips metálicos. La capa con TiO2 debe estar en contacto con la capa con grafito, pero debe haber un desfase entre ellas para poder colocar los contactos del multímetro después.


Montaje de la celda solar.

 Para activar la célula coloca una gota de electrolito en la célula.

Activación de la celda solar.

7. Medición de la corriente eléctrica.

Para observar el funcionamiento de la célula, conecta la célula  a un multímetro y mide la corriente eléctrica. Vas a observar que la tensión va aumentar lentamente.




Medición y ensayos de la celda solar.

Aquí hay un video para ayudarles con el experimento:



Fuentes:


ESCRITO POR Roberto Valer

MSc. en Energía, por la Universidad de São Paulo (Brasil), formado en Física por la Universidad Nacional de Ingeniería (Perú). Trabajó en el área de Energía solar en el Centro de Energías Renovables de la Universidad Nacional de Ingeniería y del Grupo de apoyo rural de la PUCP. Actualmente, es miembro del equipo del Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos de la Universidad de São Paulo.

22 comentarios:

Hamin Flores dijo...

cuanta energia produce una celula como esta?

Roberto Valer dijo...

La eficiencia de estas celulas es pequeña y varia mucho de célula a celula.

Eddson Sierra dijo...

Muy buena información. ¿Dónde puedo conseguir el vidrio conductor?

Roberto Valer dijo...

Eddson el vidrio puede ser comprado en tiendas de materiales de laboratorio

Logo dijo...

Muy buena soy alumna de preparatoria y tengo que armar la mia pero no se donde conseguir todos los materiales, me podrias ayudar ?

Roberto Valer dijo...

Logo, la mayor parte de estos materiales los encuentras en una tienda de artículos para laboratório..

Carlos Maggalanes dijo...

muy buena informacion, pero comp uedo hacer yo mismo que el vidrio sea conductor, y el dioxido de titanio mesclado con el vinagre que yo hago no es muy espesa como el video si no muy delgada que hago mal?

Javier Monardo dijo...

Para los q sabemos poco d esto y nos interesa meter mano, estaria bueno q se explique tambien como hacer el vidrio conductor. Hablan d oxido d estaño para hacerlo conductor, pero es éso el mismo material q usan los electronicos para soldar? En caso d ser éso, para hacerlo conductor habria q agarrar esas barritas d estaño y calentarlas hasta fundirlas y luego pasarla sobre una d las caras del vidrio? Gracias.

anjel pash dijo...

So amazing theory. I really appreciate to the blog owner work who provide us such a very knowledgeable information.

Desarrollo Sostenible

David sanchez lorenzo dijo...

hola,gracias por esta informacion altruista...podrian abastecer un hogar?
durante cuanto tiempo podrian durar estas celulas?

juan fer dijo...

Hola, quisiera saber mas o menos cuanto voltaje producen estas celdas, porque necesito hacer un proyecto de este tipo pero con el cual pueda prender un arreglo de leds, es esto posible con esto?

Roberto Valer dijo...

Juan Fer, el voltaje depende de la preparación de la pelicula, para tu proyecto vas a tener que unir varias de estas celdas para obtener la tensión necesaria.

KireAyanami dijo...

Saludos.
De que es la solución electrolitica? donde puede adquirirse?

Roberto Valer dijo...

Es solución de Yodo!

myrian dijo...

Hola quisiera saber en donde podria conseguir el vidrio conductor, lo he preguntado y no lo encuentro :(

Unimas dijo...

Como hago yo mismo el vidrio conductor???

adrian toncel dijo...

Cual es el Voltaje máximo que se puede generar?

bruno agrelo dijo...

ESTIMADOS AMIGOSS AYUDAAA...(obtencion de oxido de estaño) lo hice con ácido nítrico y estaño..quedando un polvo residual gris medio celeste...el tema es que lo necesito para colocarlo sobre un vidrio y lograr que este se transforme en conductor de electricidad sin perder su transparencia..o sea una solución liquida aplicable sobre la superficie del vidrio y no se como lograrlo..???si tienes algún dato sobre esto te lo agradeseria mucho..es para un proyecto de células solares por eso el vidrio conductor tengo que lograrlo pues en mi país no venden este vidrio tratado...saludos y gracias desde Uruguay

bruno agrelo dijo...

ESTIMADOS AMIGOSS AYUDAAA...(obtencion de oxido de estaño) lo hice con ácido nítrico y estaño..quedando un polvo residual gris medio celeste...el tema es que lo necesito para colocarlo sobre un vidrio y lograr que este se transforme en conductor de electricidad sin perder su transparencia..o sea una solución liquida aplicable sobre la superficie del vidrio y no se como lograrlo..???si tienes algún dato sobre esto te lo agradeseria mucho..es para un proyecto de células solares por eso el vidrio conductor tengo que lograrlo pues en mi país no venden este vidrio tratado...saludos y gracias desde Uruguay

MOISES dijo...

¿la solución de yodo es la que venden en farmacias para desenfectar alimentos?

Roberto Valer dijo...

Si es yoduro de potasio

Jose Farelo dijo...

buenas tardes
la solucion electrolitica
como puedo prepararla

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