Cómo hacer una celda fotovoltaica casera
En este artículo trataremos de explicar lo mas fácil posible CÓMO HACER UNA CELDA FOTOVOLTAICA CASERA o como hacer una fotocelda.
En la transformación de la luz solar en electricidad interviene un dispositivo llamado célula solar,celda solar o celda fotovoltaica. Esta celda fotovoltaica se puede usar para hacer un panel fotovoltaico casero. A continuación les dejo un tutorial de como fabricar celdas solares.
CÓMO HACER UNA CELDA FOTOVOLTAICA CASERA
Aquí hay una celda fotovoltaica casera de baja potencia que puede fabricar en la cocina con materiales de la ferretería. ¿Cómo hacer una celda solar casera?
Una celda solar es un dispositivo para convertir la energía del sol en electricidad. Las células solares de alta eficiencia que puede comprar en Radio Shack y otras tiendas están hechas de silicio altamente procesado y requieren grandes fábricas, altas temperaturas, equipos de vacío y mucho dinero.
Si estamos dispuestos a sacrificar la eficiencia por la capacidad de fabricar nuestras propias células solares en la cocina con materiales de la ferretería del vecindario, podemos demostrar una célula solar en funcionamiento en aproximadamente una hora.
Nuestra celda solar está hecha de óxido cuproso en lugar de silicio. El óxido cuproso es uno de los primeros materiales que se sabe que muestra el efecto fotoeléctrico , en el que la luz hace que la electricidad fluya en un material.
Pensar en cómo explicar el efecto fotoeléctrico es lo que llevó a Albert Einstein al premio Nobel de física ya la teoría de la relatividad.
Materiales que necesitarás
La celda solar está hecha de estos materiales:
- Una hoja de cobre reluciente de la ferretería. Esto normalmente cuesta alrededor de $ 5,00 por pie cuadrado. Necesitaremos alrededor de medio pie cuadrado.
- Dos cables de pinza de cocodrilo.
- Un microamperímetro sensible que puede leer corrientes entre 10 y 50 microamperios. Radio Shack vende pequeños multímetros LCD que sirven, pero usé un pequeño medidor sobrante con una aguja.
- Una estufa eléctrica. La estufa de mi cocina es de gas, así que compré una pequeña placa eléctrica de un quemador por aproximadamente $ 25. Los pequeños quemadores de 700 vatios probablemente no funcionen, el mío es de 1100 vatios, por lo que el quemador se pone al rojo vivo.
- Una botella grande de plástico transparente de la que puedes cortar la parte superior. Usé una botella de agua de manantial de 2 litros. Un frasco de vidrio de boca grande también funcionará.
- Sal de mesa. Querremos un par de cucharadas de sal.
- Agua del grifo.
- Papel de lija o un cepillo de alambre en un taladro eléctrico.
- Cizallas de chapa para cortar la chapa de cobre.
Cómo construir la celda solar
Mi cocina se ve así:
El primer paso es cortar un trozo de lámina de cobre que tenga aproximadamente el tamaño del quemador de la estufa. Lávese las manos para que no tengan grasa o aceite.
Luego, lave la lámina de cobre con jabón o limpiador para quitarle el aceite o la grasa. Utilice papel de lija o cepillo de alambre para limpiar a fondo la lámina de cobre, de modo que se elimine cualquier sulfuro u otra corrosión leve.
A continuación, coloque la hoja de cobre limpia y seca sobre el quemador y gire el quemador a su posición más alta.
A medida que el cobre comienza a calentarse, verá que comienzan a formarse hermosos patrones de oxidación. Naranjas, morados y rojos cubrirán el cobre.
A medida que el cobre se calienta, los colores se reemplazan con una capa negra de óxido cúprico . Este no es el óxido que queremos, pero se desprenderá más tarde, mostrando los rojos, naranjas, rosas y púrpuras de la capa de óxido cuproso debajo.
Los últimos trozos de color desaparecen cuando el quemador comienza a brillar en rojo.
Cuando el quemador esté al rojo vivo, la hoja de cobre se cubrirá con una capa de óxido cúprico negro. Déjalo cocinar durante media hora, para que la capa negra quede espesa. Esto es importante, ya que una capa gruesa se desprenderá muy bien, mientras que una capa delgada permanecerá pegada al cobre.
Pasada la media hora de cocción, apague el fuego. Deje que el cobre caliente sobre el quemador se enfríe lentamente. Si lo enfría demasiado rápido, el óxido negro se quedará pegado al cobre.
A medida que el cobre se enfría, se encoge. El óxido cúprico negro también se encoge. Pero se encogen a diferentes velocidades, lo que hace que el óxido cúprico negro se desprenda.
Los pequeños copos negros se desprenden del cobre con la fuerza suficiente para hacerlos volar unos centímetros. Esto significa un poco más de esfuerzo de limpieza alrededor de la estufa, pero es divertido de ver.
Cuando el cobre se haya enfriado a temperatura ambiente (esto toma unos 20 minutos), la mayor parte del óxido negro desaparecerá. Un ligero restregado con las manos bajo el chorro de agua eliminará la mayoría de los trozos pequeños. Resista la tentación de eliminar todas las manchas negras frotando con fuerza o flexionando el cobre blando. Esto podría dañar la delicada capa de óxido cuproso rojo que necesitamos para que funcione la célula solar.
El resto del montaje es muy sencillo y rápido.
Corta otra hoja de cobre del mismo tamaño que la primera. Dobla ambas piezas con cuidado para que quepan en la botella o frasco de plástico sin tocarse. La capa de óxido cuproso que estaba hacia arriba en el quemador suele ser el mejor lado para mirar hacia afuera en el frasco, porque tiene la superficie más lisa y limpia.
Conecte los dos cables de la pinza de cocodrilo, uno a la nueva placa de cobre y otro a la placa recubierta de óxido cuproso. Conecte el cable de la placa de cobre limpia al terminal positivo del medidor. Conecte el cable de la placa de óxido cuproso al terminal negativo del medidor.
Ahora mezcle un par de cucharadas de sal en un poco de agua caliente del grifo. Revuelva el agua salada hasta que se disuelva toda la sal. Luego vierte con cuidado el agua salada en el frasco, teniendo cuidado de no mojar los cables del clip. El agua salada no debe cubrir completamente las placas; debe dejar aproximadamente una pulgada de placa por encima del agua, para que pueda mover la celda solar sin mojar los cables del clip.
La foto de arriba muestra la celda solar a mi sombra cuando tomé la foto. Note que el medidor está leyendo alrededor de 6 microamperios de corriente.
La celda solar es una batería, incluso en la oscuridad, y generalmente mostrará algunos microamperios de corriente.
La foto de arriba muestra la celda solar bajo el sol. Observe que el medidor ha aumentado hasta aproximadamente 33 microamperios de corriente. A veces superará los 50 microamperios, moviendo la aguja completamente hacia la derecha.
¿Como hace eso?
El óxido cuproso es un tipo de material llamado semiconductor . Un semiconductor se encuentra entre un conductor, donde la electricidad puede fluir libremente, y un aislante, donde los electrones están estrechamente unidos a sus átomos y no fluyen libremente.
En un semiconductor, existe una brecha, denominada banda prohibida, entre los electrones que están estrechamente unidos al átomo y los electrones que están más lejos del átomo, que pueden moverse libremente y conducir la electricidad.
Los electrones no pueden permanecer dentro de la banda prohibida. Un electrón no puede ganar solo un poco de energía y alejarse del núcleo del átomo hacia la banda prohibida. Un electrón debe ganar suficiente energía para alejarse más del núcleo, fuera de la banda prohibida.
De manera similar, un electrón fuera de la banda prohibida no puede perder un poco de energía y caer un poco más cerca del núcleo. Debe perder suficiente energía para pasar de la banda prohibida al área donde se permiten los electrones.
Cuando la luz solar incide en los electrones del óxido cuproso, algunos de los electrones obtienen suficiente energía de la luz solar para saltar más allá de la banda prohibida y ser libres para conducir electricidad.
Los electrones libres se mueven hacia el agua salada, luego hacia la placa de cobre limpia, hacia el cable, a través del medidor y de regreso a la placa de óxido cuproso.
A medida que los electrones se mueven a través del medidor, realizan el trabajo necesario para mover la aguja. Cuando una sombra cae sobre la celda solar, se mueven menos electrones a través del medidor y la aguja vuelve a descender.
Una nota sobre el poder
La celda produce 50 microamperios a 0,25 voltios.
Esto es 0,0000125 vatios (12,5 microvatios).
No espere encender bombillas o cargar baterías con este dispositivo. Se puede usar como detector de luz o fotómetro, pero se necesitarían acres para alimentar su casa.
Los 0,0000125 vatios (12,5 microvatios) son para una celda de 0,01 metros cuadrados, o 1,25 milivatios por metro cuadrado. Para encender una bombilla de 100 vatios, se necesitarían 80.000 metros cuadrados de óxido cuproso para el lado iluminado por el sol y 80.000 metros cuadrados de cobre para el electrodo oscuro.
Para hacer funcionar una estufa de 1.000 vatios, necesitaría 800.000 metros cuadrados de óxido cuproso y otros 800.000 metros cuadrados de cobre puro, o 1.600.000 metros cuadrados en total. Si esto formara el techo de una casa, cada casa tendría 282 metros de largo y 282 metros de ancho , suponiendo que todo lo que necesitaran electricidad para una estufa.
Hay 17.222.256,7 pies cuadrados en 1.600.000 metros cuadrados. Si las láminas de cobre cuestan $ 5 por pie cuadrado, el cobre solo costaría $ 86,110,283.50 USD. Hacerlo una décima parte del grosor puede reducirlo a $ 8,611,028.35. Dado que está comprando al por mayor, puede obtenerlo por la mitad, o alrededor de $ 4,300,000.00.
Si usó paneles solares de silicio que cuestan $ 4 por vatio, podría hacer funcionar la misma estufa por $ 4,000.00. Pero los paneles solo tendrían unos 10 metros cuadrados.
O, por alrededor de un dólar, puede construir una estufa solar con papel de aluminio y cartón. Por alrededor de $ 20, puede construir una cocina solar parabólica de aluminio pulido muy agradable.
Paneles fotovoltaicos caseros
Mirá el video y aprendé como hacer paneles fotovoltaicos caseros
