pila electroquímica solar

pila electroquímica solar
La producción de energía eléctrica a partir de la luz del sol se conoce como “efecto fotovoltaico”, que consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de unos dispositivos semiconductores denominados células fotovoltaicas. Las células están elaboradas con de silicio e impurezas de otros elementos químicos (boro y fósforo), capaces de generar cada unacorriente de 2 a 4 A, a un voltaje de 0,46 a 0,48 V. Estas células se agrupan en serie sobre paneles solares para conseguir un voltaje mayor. Parte de la radiación incidente se pierde por reflexión y otra parte por transmisión. El resto es capaz de hacer saltar electrones de una capa a otra creando una corriente proporcional a la radiación incidente.
El mayor inconveniente que presenta este tipode tecnología es el coste del equipo y, en algunas ocasiones, el tamaño del campo de paneles. No obstante, en lugares alejados de la red de distribución eléctrica, lo más rentable suele ser instalar energía solar fotovoltaica.
Es posible diseñar y elaborar una célula fotovoltaica con materiales sencillos y muy económicos. Una vez encontrado un diseño funcional se puede encontrar la relación óptimaentre el tamaño y dimensiones de sus diferentes componentes para obtener el máximo rendimiento de la placa fotovoltaica.
MATERIALES.
Caja de cartón
Papel de aluminio
Pintura esmalte
Hilo de cobre monopolar
Sulfato de cobre, cloruro sódico
Pasta dentífrica y limón

METODOLOGÍA.
Forramos la tapa de una caja de cartón con papel de aluminio. En el centro delimitamos una franja trasversal pintada conesmalte sintético y sobre la que se montará una resistencia formada con un hilo de cobre monopolar dispuesto en zigzag, zona frontal de resistencia. Esta zona una vez preparada se impregnará con una solución de zumo de limón y pasta dentífrica.
A ambos lados de esta zona quedan dos áreas de papel de aluminio que se cubrirán con una disolución de cloruro sódico y sulfato de cobre y sobre la queposteriormente se esparcirán virutas de acero, zonas semiconductoras laterales.
Las reacciones redox son aquellas en las que se produce una transferencia de electrones entre dos especies. Uno de los reactivos cede electrones y se oxida, especie reductora,  mientras que el que acepta los electrones se reduce, especie oxidante. Las reacciones redox siempre transcurren por sistemas de pares conjugados.El reductor da electrones y se oxida mientras que el oxidante gana esos electrones y se reduce.
Un ejemplo muy sencillo de llevar a cabo es la reacción entre el aluminio metálico y una sal de cobre (II). El aluminio, Al, puede oxidarse perdiendo electrones y convertirse en Al3+, el Cu2+ puede ganar electrones y pasar a Cu según la siguiente reacción:
3 Cu+2 + 2 Al ⇌ 3 Cu + 2 Al+3
 Cuando se tratade equilibrios redox la reacción puede describirse como el resultado de dos semirreacciones, una de reducción:
Cu2+ + 2 e– ⇌ Cu
y otra de oxidación:
Al ⇌ Al+3 + 3 e–
Para llevarla a cabo basta con poner un poco de alguna sal de cobre (II) (p.e. cloruro de cobre o sulfato de cobre) sobre papel de aluminio (del que se usa en casa) y añadir unas gotas de agua. Al poco tiempo comienza a adquirir uncolor pardo y se desprenden gases y calor de forma bastante espectacular. Si el papel de aluminio puede llegar a perforarse si fino y hay cantidad suficiente de sal de cobre.
Hay que tener algo de cuidado con las proyecciones ya que la mezcla se calienta bastante (es una reacción exotérmica). El papel de aluminio llega a agujerearse y queda recubierto de un residuo de color pardo. El aluminio sedisuelve en el agua y el residuo pardo es el cobre metálico que se forma por reducción.
La espontaneidad de la reacción viene dada por los potenciales redox del cobre y del aluminio:
El potencial de oxidación del Al es:
Al(s) → Al3+(aq) + 3e−        +1.68 V
El potencial de reducción del cobre es:
Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)           +0.34
Siendo el potencial de la ecuación general +2,02 V
2 Al(s) → 2...