Como hacer celulas solares

energía solar

Los combustibles fósiles son el principal medio de generación de energía eléctrica. Desde el descubrimiento de la electricidad hasta la actualidad; La mayor parte de la producción energética mundial depende principalmente de ella, pero no es una fuente permanente para generar energía eléctrica, es posible que esta fuente eventualmente se agote, además de otros problemas que genera la generación de energía eléctrica a partir de esta fuente, incluidos los ambientales. problemas y fluctuaciones en los precios de la energía, y su elevado precio; Esto se debe al alto costo de extraer petróleo, transportarlo y generar energía con él, y a su precio en constante cambio, y al reciente aumento de la conciencia; La gente ha tomado conciencia de la necesidad de recurrir a fuentes de energía limpias y permanentes para generar energía eléctrica, tales como: energía eólica, energía solar y otros diferentes tipos de energía.

La Tierra recibe aproximadamente 173 x 10^12 kilovatios de energía solar por hora, pero parte de esta energía es reflejada por las nubes, los océanos y la tierra, y otra parte se utiliza para evaporar el agua en cuerpos de agua. La energía solar se explota en varios maneras; Se utiliza en sistemas de calefacción y suministro de calor, además de convertir la energía solar en energía térmica mediante células solares. La energía solar es considerada una de las fuentes de energía más antiguas presentes en la superficie de la Tierra. El primer horno que utilizó energía solar fue fabricado en 1772 d.C. por el científico Antoine Lavoisier.

Células solares

Las células solares son paneles fotovoltaicos que convierten la energía solar en energía eléctrica. A través del efecto fotovoltaico; Entonces la celda está hecha de materiales semiconductores, lo que le confiere propiedades eléctricas cuando se expone a la luz, tales como: corriente eléctrica, resistencia y voltaje, la celda solar también debe poder absorber la luz y producir electrones.^[XNUMX] La vida útil de las células solares de todo tipo oscila entre 10 y 30 años.

Cómo hacer células solares en casa.

Las células solares se pueden fabricar en casa utilizando óxido de cobre (Cu₂O) Como material semiconductor, es el electrodo negativo de la celda, mientras que el cobre es el electrodo positivo.

Equipos usados:

• Plato de cobre.
• Papel de lija.
• microamperímetro; Para medir la corriente eléctrica.
• Una botella grande de plástico o un recipiente de vidrio.
• Cables o conectores para conexión.
• Sal
• El agua
• calentador eléctrico.
• Tijeras metálicas.

Pasos para hacer células solares en casa:

Para fabricar una célula solar doméstica, sigue los siguientes pasos:

• Corta la placa de cobre con unas tijeras para metal a un tamaño adecuado al tamaño de la fuente de calor que se colocará encima.
• Limpiar la placa de cobre después de cortarla con jabón o un desinfectante especial. Para eliminar cualquier sustancia grasa adherida, límpielo con papel de lija. Para eliminar la corrosión, además del sulfuro de cobre acumulado en su superficie.
• Al colocar la placa a alta temperatura sobre un calentador eléctrico, notarás que el cobre se colorea en múltiples colores. Como resultado de la oxidación, como: color rojo, naranja y morado, y cuando se calienta toda la placa, su color se vuelve negro. Debido a la formación de óxido de cobre.
• Deje el plato en el calentador durante media hora. Con el objetivo de condensar la capa negra en su superficie, se deja la pieza sobre el gas tras apagarlo hasta que se enfríe lentamente, tras lo cual la placa de cobre y la capa negra formada sobre ella se encogen.
• Retire la capa negra formada; Frótala ligeramente con la mano bajo el agua, cabe señalar que debes evitar raspar esta capa con herramientas afiladas. Para evitar daños a la monocapa de óxido de cobre rojo formada.
• Trae otra placa de cobre y córtala del mismo tamaño que la primera placa.
• Doble las dos láminas de cobre de manera que se ajusten al paquete de plástico, de modo que el lado del óxido de cobre único formado en la primera lámina mire hacia el exterior del paquete, teniendo en cuenta que las dos láminas se atraen entre sí.
• Conecte el electrodo positivo del micrómetro a la placa de cobre y conecte el electrodo negativo a la placa única de óxido de cobre mediante conectores.
• Mezcla agua caliente con dos cucharadas de sal, luego vierte la mezcla en el recipiente evitando sumergir por completo los dos platos; Para evitar que los conectores entren en contacto con el agua, deje una distancia de aproximadamente una pulgada.

Cuando los rayos solares chocan con los electrones en la superficie de la única placa de óxido de cobre, los electrones ganan suficiente energía que los deja libres para moverse, lo que conduce a su movimiento en agua salada y su transferencia a través de la placa de cobre a los cables eléctricos. por lo que la aguja del micrómetro se mueve y puede dar una lectura que oscila entre 30 y 50 microamperios; Cuando se expone la celda a la luz solar, la lectura oscila entre 0.5 y 0.6 microamperios cuando la celda se coloca a la sombra.

Tipos de células solares y cómo fabricarlas

La primera generación de células solares.

Las células solares generalmente están hechas de materiales semiconductores, como por ejemplo: silicio cristalino. La producción de este tipo representó aproximadamente el 90% de la industria de células solares en 2013 d.C., y la razón del uso generalizado del silicio en la industria de células solares es que es un material ampliamente disponible en la naturaleza y debido a su razonable precio. Incluye la primera generación de células solares; Células solares de silicio, de ambos tipos:

• Células solares de silicio monocristalino: Esta celda consta de un único cristal de silicio y la eficiencia de este tipo de celda alcanza el 17-18%.^[XNUMX] Es decir, puede convertir entre el 17 y el 18% de los rayos que inciden sobre él en energía eléctrica.
• Células de silicio dicristalino (en inglés: Polychemical Solar Cells): Están formadas por diferentes cristales y se fabrican fundiendo silicio, colocándolo en moldes de grafito y luego enfriándolo. La tasa de producción de estas células alcanzó aproximadamente el 48% de la producción mundial en 2008 d.C., y la eficiencia de este tipo oscila entre el 12 -14%.

El proceso de fabricación de células de silicio generalmente comienza con la fabricación de polisilicio (en inglés: Polysilicon Manufacturing). El polisilicio es el material básico de la industria de los semiconductores. Es silicio de gran pureza y su coste equivale a una cuarta parte del coste de fabricación de células solares completas. Después de esto, este silicio se calienta hasta el punto de fusión y luego se extrae el elemento boro. añadido a él. Para formar un semiconductor positivo (semiconductor tipo P), que lleva una carga positiva, luego se le forman bloques mediante fundición o martillado. Estos bloques luego se cortan en rodajas finas utilizando sierras de alambre con dimensiones estándar, que son: (5 x 5) pulgadas o (6x6) pulgadas; De forma circular, rectangular, longitudinal o transversal, los paneles se limpian luego y se colocan en hornos de fósforo, para esparcir el material fosforado en los lados de las astillas. Formar una capa de semiconductores negativos (semiconductores tipo N).

La reflectividad de la luz solar que incide sobre la celda se reduce rociando los chips con múltiples capas de productos químicos o haciendo la superficie más rugosa. Para reducir la reflexión y aumentar el área sobre la que inciden los rayos, se inicia la etapa de imprimir los conductores eléctricos en la parte negativa del chip, pintar su parte posterior con aluminio, para luego probar los chips y ensamblarlos en otras fábricas en forma de paneles solares y colocación de capas de vidrio especiales. Para proteger las virutas, aumente su capacidad de absorción y reduzca la reflexión.

La segunda generación de células solares.

Las células de segunda generación de células solares incluyen células de morfina o células de película delgada (en inglés: Thin-Film Solar Cells), y este tipo de células se caracterizan por ser más económicas que las células de silicio mono y dicristalino. Para su fabricación se utilizan menos materiales, pero es menos eficiente que otros tipos. Estas células se dividen en:

• Célula solar de película fina de silicio amorfo (a-Si): Estas células no son cristalinas, son las que se encuentran en las calculadoras y se fabrican a bajas temperaturas de hasta 75 grados centígrados. Donde el silicio se deposita en forma de finas capas; Su espesor alcanza el micrómetro en superficies de plástico y la eficiencia de este tipo de células puede disminuir con el tiempo. La eficiencia de la celda oscila entre el 4% y el 8%, pero es capaz de funcionar a altas temperaturas y en condiciones climáticas cambiantes. Es decir, es capaz de funcionar los días en los que el sol es menos visible.
• Célula solar de película fina de telururo de cadmio mórfico (CdTe): Este tipo contiene una fina capa de telururo de cadmio. Para convertir los rayos solares en energía eléctrica, el proceso de fabricación comienza fabricando células de telururo de cadmio a partir de materiales cristalinos. Para que el vidrio sea el sustrato básico de la celda, entonces el vidrio se recubre con capas de telururo de cadmio, este tipo se distingue por su flexibilidad y su eficiencia oscila entre el 9-11%, sin embargo, los riesgos ambientales relacionados con el elemento El cadmio, y la posibilidad de su depósito en el interior de los cuerpos de los organismos vivos, lo convierte en uno de los seis elementos tóxicos que causan la muerte según La faz de la Tierra, lo que limita su uso en la fabricación de células solares.
• Células solares de cobre, indio, galio y diselenuro (CIGS): La efectividad de estas células oscila entre el 10-12% y se fabrican depositando una fina capa de cobre, indio, galio y selenio sobre una capa de vidrio o plástico, con electrodos colocados delante y detrás de la célula. Para recolectar corriente eléctrica; Debido al alto coeficiente de absorción de este tipo de células, una fina capa es capaz de absorber la luz solar de forma eficaz en comparación con otros tipos.

La tercera generación de células solares.

Esta generación incluye nuevas especies que aún están en investigación y desarrollo y que no han alcanzado la etapa de fabricación comercial. Incluyen las siguientes especies:^[XNUMX]

• Células solares basadas en nanocristales: El principio de funcionamiento de estas células se basa en la fabricación de cristales a partir de materiales semiconductores. De dimensiones muy reducidas, medidas en nanómetros, su eficiencia oscila entre el 7-8%.
• Células solares a base de polímeros: Estas células están fabricadas con un material polimérico capaz de absorber los rayos solares, su eficiencia oscila entre el 3 y el 10%, no funcionan bien a altas temperaturas, pero su coste es un 50% menor que las células solares de silicio.
• Células solares sensibilizadas con tintes: Estas células están formadas por cuatro partes: una fina capa de dióxido de titanio que forma el semiconductor negativo, una fina capa de dióxido de níquel que forma el semiconductor positivo, un tinte sensible a la luz y que se coloca entre los dos polos de la celda y un chip hecho de platino o carbono, y su eficiencia alcanza aproximadamente el 10%, pero su instalación lleva mucho tiempo en comparación con otros tipos.
• Células solares concentradas: El principio de funcionamiento de estas células se basa en el uso de muchos espejos y lentes. Para producir una alta energía térmica se transmite a motores térmicos, su eficiencia alcanza el 40% y se caracteriza por ser térmicamente estable.