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CELDAS

SOLARES


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INTRODUCCININTRODUCCIN

La fotosntesis es un proceso que transforma la energa de la luz del sol

en energa qumica

Para que se produzca la fotosntesis la luz debe ser la adecuada, puesto

que su eficacia depende de las diferentes longitudes de onda del

espectro visible. La ms eficaz es la rojo-anaranjada. La luz azul es muy

poco eficaz y prcticamente nula la verde, aunque algunas plantas

marinas son capaces de aprovecharla.

La conversin de la energa solar en el!ctrica tiene sus antecedentes en

los semiconductores, cuando se empezaron a fabricar se observ que si

estos eran e"puestos a la luz se generaba una peque#a corriente

el!ctrica. $stos se construan sobre un soporte de %ilicio &ermanio y

de dos tipos seg'n un material dopado en la matriz silcica o germnica,los de material tipo nque tenan un electrn en excesocon respecto al

estado estable de la estructura electrnica de silicio &rupo () y los de

material tipo pcon un electrn menosque la estructura electrnica de

la matriz silcica &rupo ***).


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%i bien dichos materiales son utilizados para la transformacin de la energa

solar en el!ctrica, presentan la desventaja que el costo de procesamiento es

muy alto, lo que los hace poco competitivos.

+on el avance de las t!cnicas, han aparecido una segunda generacin de

paneles solares, donde se sustituye el %ilicio por otros compuestos, como

metales e"ticos tales como cobre, indio, galio, diselenio +*&%,

consiguiendo resultados impresionantes.

$l tema es que antes se poda aceptar que se utilizase un material tan

costoso y escaso como el silicio, o usar metales raros o e"ticos, con el finde promover una energa renovable y limpia que pudiese reemplazar a las

contaminantes que son la moneda com'n. Pero con la e"pansin de la

energa solar, y con su masificacin ya no puede aceptarse, se tiene que

apuntar a que esta energa se haga limpia y ecolgica desde el inicio, desde

su fabricacin.


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$n la !poca de los a#os /0s un cientfico alemn 1ichael &raetzel invento

una pila solar que a diferencia de las tradicionales no era construida con

semiconductores basados en %ilicio y &ermanio y adems emulaba el

proceso de la fotosntesis hacia formas el!ctricas. $stos paneles solarestienen un 2,34 de eficiencia al transformar la luz solar en electricidad. Lo

bueno es que tambi!n son altamente estables por miles de horas incluso en

condiciones de muy altas temperaturas.

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La celda fue inventada por 1ichael &raetzel en 55 $P6L, Lausana,%uiza con la ayuda de %hai7 8a7eeruddin y otros colegas, pudiendo ser

construida con materiales de bajo costo y con un proceso de fabricacin

e"tremadamente simple.

La celda solar Graetzeltambi!n conocida como clula solar sensibilizada

por colorante produce electricidad mediante un principio foto-electro-qumico, cambiando la energa luminosa en energa el!ctrica. %e trata de

una aplicacin de la 9inica, cuya funcin tambi!n se denomina celda

electroqumica de color.


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$l electrodo compuesto est construido de nanocristales de di"ido de titanionc-:i;


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$l procedimiento que sigue es el siguiente@

)l llegar la luz al colorante % !ste tiende a e"citarse de tal manera que

presenta la facilidad de perder un electrn y donarlo a alguien que lo acepte.

:i;


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REALIZACIN

CELDAS


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Gecesitamos para la realizacin de las celdas solares una serie de

productos, que iremos nombrando conforme los vayamos utilizando y una

instrumentacin bsica de laboratorio, entre las cuales destacamos las

siguientes@

Htensilios varios@ 9alanza electrnica


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Parte 1: Preparacin suspensin dixido de titanio, TiO2

1.-Poner 3g de :i;


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2.-)#adir de 5ml en 5ml vinagre blanco lentamente con una pipeta.

3.- 1oler alrededor de


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.- )#adir 5 gota de detergente detergente efervescente y espumoso ,

remover . $l detergente reduce la tensin superficial y facilita que se distribuya

la solucin ms uniformemente por el cristal.

!.- Iepositar en un recipiente y dejar equilibrardurante 5A minutos.


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Parte 2: "rear capa TiO2

1.- Limpiar < cristales conductores 6:; con etanol, secar suavemente

con pa#uelos de papel

Hn vidrio 6:;, es un vidrio con una capa de "ido de esta#o dopado con

fl'or. $n nuestro caso hemos utilizado un cristal Pil7ington G%& :$+ :5A,

con las siguientes caractersticas.

Producto$spesor

mm

:ransmitancia(isible

4

Jesistenciade lmina

KM

Naze

4

$misividadhemisf!rica

:oleranciaespesor

mm

:oleranciatama#o

mm

Jugosidad

Pil7ingtonG%& :$+

:5A


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2.-Ieterminar la cara conductora con un voltimetro-amperimetro

+ara

+onductora


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+on ello se controla el grosor de la capa de :i;


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.-Poner una o dos gotas de :i;


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!.-Iejar secar unos minutos y despegar los trozos de celo con cuidado


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Parte 3: "ocer los cristales

1.-$l proceso de coccin debe realizarse en un lugar lo suficientemente

aireado, nosotros la realizamos en la campana de e"traccin dellaboratorio.

2.-La coccin se realizar cuando la temperatura ronde los =A/U +. )l no

disponer de una mufla adecuada, utilizamos una pistola de calor pistola

decapante que en nuestro caso alcanza los A//U +.

6abricamos un horno de tubo, haciendo una cmara con papel dealuminio, donde posteriormente depositamos el cristal.


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3.- Iurante O/ minutos dejamos el cristal dentro del horno de tubo,

pudiendo observar el cambio de color debido al proceso de coccin.

$mpieza por blanco, cambia a marrn-p'rpura y vuelve a blanco


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3.-Hna vez enfriado, el cristal cocido queda@


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Parte : Tintar con antocianina la capa de TiO2

1.-+olocar unas cuantas frambuesas en un mortero y moler.


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2.-+olocar en una placa petri, diluir con una cucharada sopera de agua

destilada. )gitar con varilla

3.-%umergir cristal con capa de :i;


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.-%acar del jugo y aclarar primero con agua destilada y despu!s con

etanol. %ecar con papel sin arrastrar.

!.-%i se tarda en montar la c!lula solar, deberamos mantener en una

botella oscura con vinagre blanco.

La antocianinao antocianidinapertenece al grupo de los bioflavonoides

y es un pigmento rojo azulado que protege a las plantas, sus flores y sus

frutas contra luz ultravioleta H( y - por su propiedad antio"idante - evita

la produccin de radicales libres


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Parte !: "apa de carbono en el electrodo contador

2.- +oger cristal con pinzas de metal, pasar el lado conductor por encima dela llama hasta que todo el lado es recubierto por el holln

1.-$ncender una vela. Ieterminar que cara es la conductora.


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3.- Iejar enfriar. Hsar bastoncillos de algodn para limpiar los bordes de

holln para que la superficie sea similar a la de cristal con :i;


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Parte #: $ealizacin de solucin electrol%tica

1.- ) 5O/ mg de cristales de yodo puro se le a#aden O/ mg de yoduro de

potasio, V*.


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2.-Jeaccionan para formar triyoduro de potasio, V*O, que adquiere un color

marrn.

3.-)#adir 5/ ml de etilenglicol anhidro y mezclar.


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Parte &: 'onta(e de la clula solar

1.- %i hemos depositado el cristal tintado en vinagre, primero limpiar con

agua destilada, segundo con etanol, tercero secar con pa#uelo de papel con

suavidad .

2.- $ncarar los dos cristales, dejando los trozos libres en los e"tremos

opuestos, que servirn de electrodos positivos y negativos. 6ijar los dos

lados que no son los electrodos con clips de carpetas.


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3.-+olocar en los bordes la solucin electroltica de yoduro, *-5.

.- )brir y cerrar alternativamente las pinzas de cada lado, para que la

solucin se distribuya entre los dos electrodos por capilaridad. Iebe cubrir

toda la superficie.


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!.-Limpiar el e"ceso de electrlito con bastoncillos de algodn.

#.-La celda solar est preparada para ser utilizada, faltara conectar a

los electrodos pinzas de cocodrilo, que transmitirn la corriente.Para que dure ms tiempo, se debe guardar en un lugar cubierto,

especialmente de plstico de policarbonato placa de petri de plstico.

La e"posicin al sol y al aire merma las propiedades de la celda solar, ya

que seca la solucin de yodo del interior.


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Parte ): Prueba de *uncionamiento

Hna vez montada la celda solar, falta medir el voltaje que puede

proporcionarnos al e"ponerlo a una luz.

Htilizamos un t!ster para determinar el voltaje que produce.

)l iluminar con luz blanca +on luz laboratorio

$"puesta a la luz solar


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$"puesta a la luz solar


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1idiendo el voltaje con dos celdas en serie

+on sol +on nubes

1idiendo la intensidad


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Limpiando el instrumental

$"plicando su funcionamiento ante un grupo de escolares


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$"plicando su funcionamiento ante un grupo de escolares


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BOLAOS MARTNEZ, ZENITH V. CARDEOSA MARTNEZ, OLGA

CASTAO LUCIO, DAVID GARCA BOTELLA, AARN

GARCA RODRGUEZ, CRISTINA GONZLEZ RODRGUEZ, LUIS MIGUEL

HERNNDEZ SNCHEZ, ARANCHA LPEZ MONTERO, MELANIE

MARTNEZ CRESPO, ALBERTO MIRA ESTEBAN, SERGIO

NAVARRO MARTNEZ, ANDRS A. OLIVARES INARE!OS, ANTONIO !.

PREZ BOTELLA, MIRIAM

P"#$.% LINARES GARCA, ENRI&UE

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