Elaboración de celdas solares caseras

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Proyecto Curricular Licenciatura en Química Aplicaciones Prácticas de la Electroquímica

Celdas Solares

Docente: Jairo Alberto Montenegro Aldana Estudiante: Christian David Sánchez Barinas 20082150068

Bogotá D.C.

Un poco de historia Las primeras observaciones de fenómenos que relacionan la luz y electricidad datan de principios delsiglo XIX. A lo largo de ese mismo siglo se describieron diferentes relaciones entre la luz, diversos materiales y la electricidad: El efecto fotoemisivo, consistente en la emisión de partículas cargadas por un metal iluminado. El efecto fotoconductivo, que describe la variación de la conductividad eléctrica de un material al ser iluminado y El efecto fotovoltaico, en cual se genera una fuerzaelectromotriz en el material, descrito por Alexandre-Edmond Becquerel en 1839. Los trabajos en el efecto fotovoltaico llevaron a Chapin, Fueller y Pearson a desarrollar, en 1945, en los laboratorios Bell, la primera celda capaz de convertir radiación solar en energía eléctrica. También en ese mismo año se comenzaron a fabricar con éxito las primeras celdas solares de capa delgada, mediante larealización de contactos de diversos metales con CdS (sulfuro de cadmio). En el año 1977 algunos investigadores sorprendieron al mundo revelando que ciertos materiales plásticos, bajo ciertas condiciones, podían convertirse en semiconductores. Su descubrimiento fue recompensado con el premio Nobel de química en el año 2000.

Debido a la situación energética actual, que es insostenible a largo plazo, esnecesario remplazar nuestra fuente de energía y una de las mejores opciones es la energía solar. Actualmente, las formas de obtener energía del Sol son las siguientes: Térmica: Es la forma mas simple de aprovechar el Sol; se trata de paneles metálicos recorridos por pequeñas tuberías de agua. Su utilidad es la obtención de agua caliente, principalmente para usos domésticos. Termoeléctrica: Se puedenconsiderar una variante de los térmicos. En este caso, el calor del Sol se utiliza para hacer funcionar un generador eléctrico. Fotovoltaica: Se trata de paneles que, aprovechando el llamado efecto fotoeléctrico, generan energía eléctrica. Estos paneles están hechos de Silicio dopado, pero esta tecnología tiene el inconveniente de que es muy cara, lo que ha motivado la búsqueda de fórmulasalternativas. Una de las mas prometedoras son los paneles de plástico orgánico, que aunque tienen un rendimiento muy inferior al de los paneles de Silicio, su costo de producción es ínfimo. Fotoquímica: Se trata de paneles hechos de algún material fotoactivo (normalmente dióxido de titanio), que actúa como catalizador en las reacciones de disociación de las moléculas de agua y CO2, reacciones que generanel llamado “gas de síntesis” (CO + H2) que sirve de base para producir hidrocarburos. Los paneles fotoquímicos son una tecnología experimental a la que todavía le quedan muchos años de desarrollo por delante.

Imagen 1. Alezandre-Edmond Becquerel

¿Qué es una celda solar? Para los que no están muy familiarizados, una celda solar es un dispositivo que transforma la energía luminosa del sol enenergía eléctrica. Una panel solar o fotovoltaico está compuesto de un arreglo de celdas solares conectadas en serie y/o paralelo (por lo general se usa arreglos de 36 celdas en serie). Materiales utilizados a nivel industrial La materia base de las celdas son materiales semiconductores también utilizados en otros dispositivos como diodos, transistores y circuitos integrados. Actualmente existeuna amplia gama de celdas que utilizan diferentes materiales y estructuras. Los materiales más comúnmente utilizados son el silicio monocristalino y el silicio Gráfico 1. Proporción estimada de las distintas tecnologías. multicristalino (o policristalino). Más económicas pero considerablemente menos eficientes son las celdas de silicio amorfo, aplicadas en un principio a relojes, calculadoras e...