Un panel solar es una matriz de células solares y, aunque usted mismo puede construir un panel con células compras en línea, es mucho más divertido e instructivo construir tus propias celdas a partir de materiales. Con poco más de una hoja de cobre parpadeando y un poco de agua salada, puede generar una corriente eléctrica medible a partir de la luz solar. Por sí solo, este tipo de celda no genera mucha electricidad, pero si construyeras muchas de ellas y las conectaras en serie, podrías desarrollar suficiente corriente para cargar una batería o encender una bombilla.
Teoría detrás de la celda de cobre
Cuando Heinrich Hertz descubrió el efecto fotoeléctrico, no tenía acceso a chips de silicio dopado, pero tenía placas de metal. Una de las placas pudo haber sido cobre que se había oxidado por exposición a la atmósfera porque el óxido cuproso fue uno de los primeros materiales que se observó que mostraba este fenómeno. Es bastante fácil depositar una capa de óxido cuproso en una hoja de cobre. Todo lo que tienes que hacer es agregar calor.
El óxido cuproso es un semiconductor, y si sumerge la placa en agua salada y la expone a la luz solar, los electrones fluyen desde la placa hacia el agua salada. Coloca una placa de cobre limpia en el agua para que actúe como ánodo, y los electrones fluyen hacia ella. Si conecta las dos placas con un medidor, los electrones regresan a la placa original a través del medidor y el medidor registra la corriente eléctrica.
Preparación de la placa de cobre
Necesitará aproximadamente medio pie cuadrado de tapajuntas de cobre para este proyecto, que puede encontrar en la mayoría de las ferreterías. Córtelo en dos partes iguales con tijeras de hojalatero. Lave las piezas de cobre con agua y jabón para quitarles la grasa y luego coloque una hoja sobre el quemador de una estufa eléctrica. La pieza debe ser lo suficientemente grande para cubrir el quemador.
Encienda el fuego a su nivel más alto y observe. Los colores de la pieza de cobre se intensifican y luego comienzan a oscurecerse con una capa de óxido cúprico. Espere a que el cobre se ponga negro y luego déjelo cocinar durante otros 30 minutos. Apaga el fuego y deja que el cobre se enfríe en el quemador.
A medida que la placa se enfría, el cobre y el óxido cúprico se encogen a diferentes velocidades y la capa negra comienza a desprenderse. Cuando la placa esté completamente fría, retírela y cepille suavemente todo el material descascarillado. Debajo hay una capa roja de óxido cuproso. No lo borre, esta es la capa semiconductora que necesita.
Una celda solar en una botella
Una botella de plástico transparente de un litro es un recipiente adecuado para su celda solar. Corta la botella por la mitad y quita la tapa para que tengas un recipiente abierto. Doble la placa de cobre que calentó en un semicírculo y colóquela dentro de la botella para que descanse contra el costado. El lado que estaba hacia arriba en el quemador debe mirar hacia el exterior de la botella. Doble la placa de cobre que no calentó en una forma similar y colóquela en el lado opuesto de la botella. Las placas no deben tocarse.
Mezcle dos cucharadas de sal de mesa en un vaso que contenga aproximadamente 2 tazas de agua tibia y revuelva hasta que la sal se disuelva. Vierta el agua salada en la botella de plástico, llenándola aproximadamente 3/4 de su capacidad. La parte superior de las placas de metal debe estar por encima del agua para que pueda colocar pinzas de cocodrilo. Su celda ahora está lista para generar electricidad.
Saque la celda al exterior y colóquela sobre una mesa de modo que la placa oxidada quede de cara al sol. Conecte un medidor a las placas con pinzas de cocodrilo y configure el medidor para registrar microamperios de corriente. Cuando la celda está a pleno sol, el medidor debe registrar entre 33 y 50 microamperios. Cambie el medidor para medir voltios y debería notar un voltaje de aproximadamente 0.25 voltios. Para calcular la potencia máxima (P) que entrega la celda, multiplique la corriente máxima (I) por el voltaje (V) para obtener 0,00005 amperios x 0,25 voltios = 0,0000125 vatios o 12,5 microvatios. La fórmula que expresa esta relación es P = V x I.
Conecte las celdas juntas para aumentar la potencia
Un panel solar es simplemente una serie de células solares conectadas en serie. Aunque las celdas de los paneles comerciales son planas, es posible crear un tipo de panel que consta de celdas en una botella. Comience con dos celdas de botella. Conecte el ánodo de uno de ellos, que es la placa de cobre limpia, al cátodo del otro, que es la placa con el depósito de óxido cuproso, utilizando un cable con pinzas de cocodrilo. Conecte el medidor a las dos placas que no están conectadas. Dado que duplica el voltaje conectando dos celdas en serie, ha duplicado la potencia de su matriz usando la fórmula P = 2V x I. Puede conectar tantas de estas celdas en serie como desee. Cada nueva celda aumenta el voltaje en 0,25 voltios.