¿Cómo hacer un panel solar para un proyecto de ciencia?

Escrito por Ale. A.F ; última actualización: August 08, 2018
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Un panel solar es una matriz de celdas solares, y aunque puedes construir un panel con celdas compradas por Internet, es mucho más genial e instructivo construir tus propias celdas con materiales que tienes en casa. Con poco más que una lámina de cobre y agua salada, puedes generar una corriente eléctrica mensurable a partir de la luz solar. Por sí solo, este tipo de celda no genera mucha electricidad, pero si construyes muchas y las cableas en serie, puedes desarrollar suficiente corriente para cargar una batería o encender una bombilla.

La Teoría detrás de una celda de cobre

Cuando Heinrich Hertz descubrió el efecto fotoeléctrico, no podía obtener chips de silicio dopado, pero sí tenía placas de metal. Una de las placas pudo haber sido de cobre que se había oxidado por exposición a la atmósfera, porque el óxido cuproso fue uno de los primeros materiales observados que mostró este fenómeno. Es bastante fácil depositar una capa de óxido cuproso en una lámina de cobre. Todo lo que tienes que hacer es agregar calor.

El óxido cuproso es un semiconductor, y si sumerges la placa en agua salada y la expones a la luz solar, los electrones fluyen desde la placa hacia el agua salada. Coloca una placa de cobre limpia en agua para que actúe como un ánodo, y los electrones fluirán a ella. Si conectas las dos placas con un medidor, los electrones vuelven a la placa original a través del medidor, y el medidor registra la corriente eléctrica.

Preparación de la placa de cobre

Necesitarás aproximadamente medio pie cuadrado (30.48 cm²) de tapajuntas de cobre para este proyecto, y puedes encontrarlo en la mayoría de las ferreterías. Córtalo en dos pedazos iguales, usando tijeras de hojalata. Lava las piezas de cobre con agua y jabón para eliminar la grasa, y luego coloca una hoja sobre el quemador de una estufa eléctrica. La pieza debe ser lo suficientemente grande como para cubrir el quemador.

Enciende el fuego a lo más alto y observa. Los colores en la pieza de cobre se intensifican y luego comienzan a oscurecerse con una capa de óxido cúprico. Espera a que el cobre se vuelva negro, y luego déjalo cocer por otros 30 minutos. Apaga el fuego y deja que el cobre se enfríe.

A medida que la placa se enfría, el cobre y el óxido cúprico se contraen a diferentes velocidades, y el revestimiento negro comienza a desprenderse. Cuando la placa esté completamente fría, retira la placa y cepilla suavemente todo el material que se está descascarando. Debajo habrá una capa roja de óxido cuproso. No la frotes: esta es la capa semiconductora que necesitas.

Una celda solar en una botella

Una botella de plástico transparente de un litro es un contenedor adecuado para tu celda solar. Corta la botella por la mitad y quita la parte superior para obtener un recipiente abierto. Dobla la placa de cobre que calentaste en un semicírculo y colócala dentro de la botella para que descanse contra el costado. El lado que estaba mirando hacia arriba en el quemador debe estar mirando hacia el exterior de la botella. Dobla la placa de cobre que no calentaste en una forma similar y colócala en el lado opuesto de la botella. Las placas no deben tocarse.

Mezcla dos cucharadas de sal de mesa en un vaso que contenga aproximadamente 2 tazas de agua tibia y revuelve hasta que la sal se disuelva. Vierte el agua salada en la botella de plástico, llenándola aproximadamente a 3/4 partes de su capacidad. La parte superior de las placas de metal debe estar por encima del agua para que puedas colocar pinzas de cocodrilo. Tu celda ahora está lista para generar electricidad.

Lleva la celda afuera y colócala sobre una mesa para que la placa oxidada quede frente al sol. Conecta un medidor a las placas con pinzas de cocodrilo y configura el medidor para registrar microamperios de corriente. Cuando la celda está a pleno sol, el medidor debe registrar entre 33 y 50 microamperios. Cambia el medidor para medir voltios y deberías notar un voltaje de aproximadamente 0.25 voltios. Para calcular la potencia máxima (P) que entrega la celda, multiplica la corriente máxima (I) por voltaje (V) para obtener 0.00005 amperes x 0.25 voltios = 0.0000125 vatios o 12.5 microvatios. La fórmula que expresa esta relación es P = V x I.

Cablear celdas para aumentar la potencia

Un panel solar es simplemente una matriz de celdas solares conectadas en serie. Aunque las celdas de los paneles comerciales son planas, es posible crear un tipo de panel en base a celdas en una botella. Comienza con dos celdas de botella. Conecta el ánodo de una de ellas, que es la placa de cobre limpia, al cátodo de la otra, que es la placa con el depósito de óxido cuproso, utilizando un cable con pinzas de cocodrilo. Conecta el medidor a las dos placas que no están conectadas. Como duplicarás el voltaje conectando dos celdas en serie, has duplicado la potencia de su matriz utilizando la fórmula P = 2V x I. Puedes conectar tantas de estas celdas en serie como desees. Cada nueva celda aumenta el voltaje en 0.25 voltios.

Este artículo fue realizado con la ayuda de sciencing.com

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