Celda solar casera Grtzel (proyecto de ciencias)

Ya he descrito anteriormente el proceso defabricacin de una celda solar de cobre para fines didcticos. En este ocasin mostrar como fabricar una cldaGrtzel tambin para fines didcticos.

La celdaGrtzel est compuesta por un material semiconductor (TiO2, dixido de titanio) pintado por un colorante, un electrlito (solucin de Yodo), dos electrodos de vidrio con una capa de conductora y transparente (SnO2) y un catalizador (grafito o platina).

1. Preparacin de las placas de vidrio conductoras.Recuerda que vamos a trabajar con placas conductoras. Estas placas de vidrio son cubiertas con una pelcula conductora de Sn02 que permiten el paso de la corriente. Para saber cul es el lado conductor medimos la resistencia elctrica con un multmetro. El lado conductor debe tener una resistencia de 20 a 30 Ohmios, mientras que el lado no conductor tendr una resistencia infinita (a veces mostrada como un "1" en el multmetro). 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

Medicin 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.

Preparacin 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. Preparacin de la solucin de TiO2Utilizando un mortero, mezcle 10 mL de vinagre con 6 g de Dixido de Titanio de manera suave y homognea. La solucin 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 solucin se disuelva.

Preparacin de la solucin de Dixido de Titanio

3. Preparacin del electrodo negativo (-)Con ayuda de un gotero deposite la solucin sobre la placa conductora de manera homognea. (Puedes usar una placa de vidrio para ayudarte a homogenizar la mezcla). Si el resultado no es satisfactorio, limpia la lmina con una pao hmedo y repite la operacin. No toques la mezcla con tus manos porque reducirs la eficiencia de la clula.

Preparacin del electrodo negativo.

Usando un secador elctrico seca la solucin hasta que la hmeda se haya evaporado. No acerques mucho el secador (mximo unos 10 cm de la muestra).

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

Ahora lleva la lmina a un horno a una temperatura entre 450C y 550C por diez minutos. Tambin puedes usar un mechero Bunsen y calentar la placa a unos diez centmetros de la llama azul por unos tres a cinco minutos. La pasta blanca cambiar de un color blanco a uno marrn despus de un minuto y despus regresar a su color nuevamente. Deja la lmina enfriarse.

Mtodo de secado de la lmina.

4. Preparacin del electrodo positivo (+)Despus de determinar el lado conductor de otra lmina conductora y limpiarla, pntala con un lpiz nmero dos hasta que quede totalmente oscura. Tambin puedes quemar el lado conductor con una vela.

Preparacin del electrodo positivo con lpiz (mtodo 1).

Preparacin del electrodo positivo con mechero (mtodo 2).

5. Coloracin del electrodo negativo (-)Podemos usar una gran variedad de tintes para pintar nuestra clula: t 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 clula solar.

Limpia los bordes de la lmina y seca despus la lmina con un secador.

6. Montaje de la clula solarJunte los dos electrodos usando dos clips metlicos. 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 multmetro despus.

Montaje de la celda solar.

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

Activacin de la celda solar.

7. Medicin de la corriente elctrica.Para observar el funcionamiento de la clula, conecta la clula a un multmetro y mide la corriente elctrica. Vas a observar que la tensin va aumentar lentamente.

Medicin y ensayos de la celda solar.

Aquhay un video para ayudarles con el experimento:

http://www.youtube.com/watch?v=tPT6Vl84Dt4&feature=youtu.be