CELDA
SOLAR DE LAMINA DE COBRE
Una celda solar es un dispositivo que
convierte la energía limínica 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. Esta es una celda solar muy simple que no es tan eficiente, pero que
te servirá para hacer demostraciones en una feria de ciencias o con los alunmos
de tu colegio. Su construcción lleva como una hora. Esta celda solar está hecha de oxido cuproso en ves 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. Albert Einsten trató de explicar el efecto fotoeléctrico, lo que le hizo
ganar el premio Novel y lo llevó a descubrir la Teoría de la Relatividad.
VIDEO DE EJEMPLO
VIDEO DE EJEMPLO
VIDEO EJEMPLO 2
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 sé construye la celda solar
Se puede
usar una hornilla como ésta: 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.
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.
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