miércoles, 16 de julio de 2008

Una celda solar de lámina de cobre

Una celda solar es un dispositivo que convierte la energía lumínica del sol en electricidad. Las celdas solares que se usan en las casas de campo y otros están hechos de silicio y requieren mucha tecnología para construirlos.

¿ Te animás a construir una celda solar de láminas de cobre? Intentalo!!

Esta celda solar está hecha de oxido cuproso en vez de silcio. El óxido cuproso es uno de los primeros materiales que mostraron el llamado efecto fotoeléctrico en el cual la luz hace que la electricidad fluya en un material determinado.

Materiales:
Necesitarás:
Un trozo de lámina de cobre de 30 por 30 cm, que no sea ni muy grueso ni muy delgado. Aunque funcionará con lo que encuentres.
Dos clips tipo "quijada de caimán".
Un tester bien sensible o un microamperímetro. Puedes usar los medidores de corriente de los radioreceptores antiguos.
Una hornilla eléctrica que cuendo se caliente, su resistencia se vuelva roja.
Una botella de plástico descartable o un frasco de vidrio de boca ancha.
Sal de mesa.
Agua limpia.
Papel de lija o cepillo de cerdas de alambre para taladro eléctrico.
Tijeras para cortar metal.


Cómo se contruye la celda solar

Se puede usar una hornilla: El primer paso es cortar un trozo de cobre del tamaño de la hornilla. Nos lavamos las manos para no dejar manchas de grasa en la lámina. Luego lavamos la lámina para quitar todo rastro de grasa y finalmente lijamos cualquier trazo de corrosión o suciedad. Luego colocamos la lámina sobre el calentador y hacemos que caliente al máximo. Al calentarse el cobre se observan bellas figuras producidas por la oxidación. El cobre se cubrirá con los colores rojo, naranja y púrpura. Al calentarse más el cobre, los colores son reemplazados con una capa obscura de óxido cúprico. Este no es el óxido que buscamos, pero luego se descascara mostrando los colores rojo, naranja y púrpura del óxido cuproso que se encuentra por abajo. Los últimos rastros de color desaparecen al calentarse la cocina tomando un color rojo. Cuando el calentador de la cocina está al rojo vivo, la lámina de cobre se cubrirá con una capa de óxido cúprico. Deja calentando por media hora, para que la capa negra sea gruesa. Esto es importante porque una capa gruesa se descascara muy bien, mientras que una capa delgada se quedará colada al cobre. Después de media hora apaga la hornilla y deja la lámina sobre ésta para que se enfríe lentamente. Si haces enfriar muy rápidamente el óxido negro se quedara pegado al cobre. Al enfriarse el cobre, se encoge, lo mismo que el óxido, pero en forma diferente, lo que hace que el óxido salte en forma de escamas. Cuando el cobre ha enfriado a la temperatura ambiente (unos 20 minutos) la mayor parte del óxido negro se habrá separado. Frota un poco con las manos debajo de agua corriente para separar los trozos pequeños. Resiste la tentación de quitar todas las manchas negras raspando fuerte o doblando el cobre. Esto podría dañar la delicada capa roja de óxido cuproso que hace que funcione la celda solar.


Cómo se ensambla:

Corta otra lámina de cobre del mismo tamaño que la anterior, dobla ambas piezas suavemente de manera que quepan dentro de la botella o frasco sin tocarse. La capa de óxido debe apuntar hacia el exterior de la botella. Coloca dos clips "quijada de caimán", uno a cada lámina. Conecta el clip de la lámina sin tratar al terminal positivo del tester o microamperímetro. El clip de la lámina con óxido debe ir al terminal negativo. Ahora vierte agua salada (usa unas tres cucharas de sal) en la botella, cuidando que el agua no llegue a los clips, deja unos 3 cm de espacio entre el agua y los clips. Estos no deben mojarse. La foto de arriba muestra la celda solar en la sombra, nota que el tester indica 6 microamperios de corriente. La celda solar es una batería, aún en la obscuridad. Debido al agua salada que la hace funcionar como una pila electroquímica. La foto de arriba muestra a la celda solar en pleno sol. Nota que el tester muestra 33 microamperios de corriente.

¿Cómo funciona?
El óxido cuproso es un material llamado semiconductor. Un semiconductor, como indica su nombre está entre un conductor, donde la electricidad puede fluir libremente y un aislante, donde los electrones se encuentran unidos firmemente a sus átomos y no fluyen fácilmente. Cuando la luz del sol llega a los electrones del óxido cuproso, algunos de los electrones ganan suficiente energía como para pasar de un nivel de energía (u órbita) a otro y se convierten en electrones libres. Los electrones libres se mueven por el agua salada, luego van a la lámina de cobre, van por el cable, llegan al tester y vuelven al óxido cuproso. Los electrones son los que hacen mover a la aguja del tester o miliamperímetro. Cuando no hay mucha luz, no hay suficientes electrones para hacer un trabajo que haga mover a la aguja del tester.

Fuente: Sitio Ciencia Fácil