Cómo hacer una celda solar simple Cómo funcionan las celdas solares

¿Cómo construir una celda solar simple? (paso a paso) | Principios básicos de funcionamiento de las células solares

Introducción a las Celdas Solares o Celdas Fotovoltaicas

a célula solar (de nuevo célula solar) son dispositivos que generan corriente eléctrica ya sea por acción química o convirtiendo la luz en corriente eléctrica cuando se exponen a la luz solar. Este artículo se centrará únicamente en las células solares.

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a célula solar También conocida como celda solar que produce una corriente eléctrica cuando su superficie se expone a la luz solar. En este artículo, la luz solar se denomina radiación electromagnética (radiación EM).

En las celdas solares, la cantidad de energía eléctrica producida por la celda depende de la intensidad de la radiación em que llega a la superficie de la celda. Las células solares convierten la radiación em en corriente continua. Por lo tanto, se puede decir que una celda solar es un dispositivo de unión de semiconductores que convierte la radiación electromagnética que llega del sol en energía eléctrica. Como se mencionó anteriormente, la corriente generada es DC.

Principios básicos de funcionamiento de las células solares/fotovoltaicas

El funcionamiento principal de las células solares es similar a la conducción en semiconductores como el silicio. Como puede ver en la imagen, la superficie oscura es la parte expuesta a la luz solar. Cuando la radiación EM golpea la superficie de la celda, excita los electrones, lo que hace que salten de un nivel de energía (orbital) a otro, dejando huecos.

Estos huecos actúan como portadores de carga positiva y los electrones actúan como portadores de carga negativa. No te confundas. Los electrones o los huecos no dan carga. Ellos solo cubren las tarifas. Al hacerlo, la radiación EM se convierte en energía eléctrica. Las células solares están hechas básicamente de semiconductores como el silicio y el selenio y son las más utilizadas.

Para entender esto mejor, echemos un vistazo a los diferentes tipos de materiales semiconductores, ya que los semiconductores son los materiales más utilizados para fabricar células solares.

Tipo de semiconductor

Hay dos tipos de semiconductores: semiconductores intrínsecos y semiconductores extrínsecos.

Semiconductor intrínseco:

Estos son en sí mismos semiconductores puros. No se añaden impurezas para mejorar la conductividad. Este tipo de semiconductor tiene pocos o ningún hueco y electrones libres para la conducción a 0 grados centígrados.

semiconductor externo:

Estos tipos de semiconductores no son puros porque están dopados (se agregan sustancias que actúan como impurezas para hacerlos más conductores). Cuando dopamos semiconductores, encontramos sustancias como:

• Semiconductor tipo P

  Este tipo de semiconductor se fabrica dopando silicio, selenio y germanio con elementos trivalentes (elementos con tres electrones de valencia) como el boro. Los agujeros (portadores de carga positiva) son los portadores de carga predominantes en este tipo de semiconductor.

• Semiconductor tipo N

  Los electrones son los principales portadores de carga en este tipo de semiconductores. tienen carga negativa. Se forman cuando el silicio u otros semiconductores se dopan con elementos pentavalentes (elementos con cinco electrones de valencia en la capa exterior).

• PN – tipo semiconductor

  Cuando los semiconductores de tipo P y tipo N se juntan al fundirlos, es decir, al exponer las superficies de contacto a altas temperaturas (pero sin fundirse completamente para que formen una sola entidad), se forma un límite o unión entre^-3Mmm. Tal unión se llama unión PN. Con una alta concentración de huecos en un lado de la unión y una alta concentración de electrones en el otro lado, dos portadores de carga se difunden hacia lados opuestos de la unión.

¿Cómo construir una celda fotovoltaica/solar simple?

El silicio y el selenio son los semiconductores más utilizados para fabricar células solares. El silicio y el selenio son los más utilizados, aunque también se utilizan el galio, el arseniuro, el arseniuro de indio y el sulfuro de cadmio.

Sé que los materiales semiconductores como el silicio y el selenio pueden ser muy costosos, por lo que me gustaría saber cómo construir celdas solares usando materiales como el silicio y los materiales baratos disponibles a nuestro alrededor. describe cómo construir una celda solar usando

Tenga en cuenta que el uso de materiales más baratos no dará la misma potencia de salida en comparación con el uso de silicio o selenio. En segundo lugar, cuanto mayor sea la superficie del material expuesto a la radiación EM, más energía se produce.

Construcción de células solares utilizando semiconductores de silicio

Como se mencionó anteriormente, la superficie es un material tipo P. El material de tipo P debe ser lo suficientemente delgado para permitir que la energía de la luz (radiación EM) penetre en la unión para alcanzar el material de tipo N, lo que permite la difusión de electrones y huecos.

Un anillo niquelado alrededor del material tipo P sirve como terminal de salida positiva, y el revestimiento en la parte inferior del material tipo N sirve como terminal de salida negativa.

¿Cómo construir una celda solar simple? (paso a paso)

Ahora que sabemos cómo hacer celdas solares con silicio, veamos cómo hacer celdas solares con diferentes materiales. En lugar de usar óxido cuproso, usa otro material. Estos son los materiales que necesitarás:

• Placa de vidrio (cubierta de portaobjetos de microscopio, etc.)
• agua desionizada
• multímetro
• cinta transparente
• placa poco profunda
• Placa eléctrica (preferiblemente 1100W)
• solución de dióxido de titanio
• Carbón (lápiz de grafito o lubricante de grafito)
• solución de yoduro
• clip de carpeta
• pinza

En nuestro último estudio, los materiales de tipo P están orientados hacia el sol y son más conductores en comparación con los materiales de tipo N. El vidrio es un semiconductor con conductividad parcial. Para que una de las placas de vidrio actúe como un material de tipo P y la otra como un material de tipo N, una debe tratarse eventualmente con productos químicos para que sea más conductora que la otra. Aquí están los pasos:

1. Limpie a fondo las superficies de las dos placas de vidrio con etanol. Después de la limpieza, no toque la superficie de la placa de vidrio con las manos.
2. Usando milímetros, pruebe la conductividad de las superficies de las placas, anotando la superficie más conductora de cada placa. Coloque las placas una al lado de la otra con el lado conductor de una placa hacia abajo y el otro lado conductor hacia arriba.
3. Después del paso 2, aplique cinta transparente para unir las placas de vidrio. La cinta debe aplicarse a lo largo de uno de los lados largos de la placa. Superponga la cinta aproximadamente 1 mm desde el borde. Además, pegue una cinta de 4 mm a 5 mm hacia arriba en el exterior de la placa de vidrio.
4. Deje caer dióxido de titanio de manera uniforme sobre la superficie de la placa de vidrio y distribuya la solución de manera uniforme. Asegúrese de que la solución cubra la superficie conductora hacia abajo.
5. Una vez completada la aplicación de dióxido de titanio, retire la cinta que mantiene unidas las placas.
6. Coloque la superficie conductora hacia arriba en una placa caliente eléctrica durante la noche para hornear el dióxido de titanio en la placa. Limpie el dióxido de titanio de la superficie conductora orientada hacia abajo y colóquelo sobre una superficie limpia.
7. Tome un plato poco profundo y llénelo con un tinte hecho de jugo de mora, frambuesa o granada. Remoje la placa recubierta de dióxido de titanio boca abajo durante al menos 10 minutos.
8. Limpie la otra placa con etanol mientras la placa de dióxido de titanio se sumerge en el tinte. Después de la limpieza, pruebe la conductividad de la superficie. Haz que el lado no corriente sea positivo. Aplique lubricante de grafito con un lápiz de grafito a la superficie conductora y cubra toda la superficie.
9. Retire la placa recubierta de dióxido de titanio del tinte. Enjuague primero con agua desionizada y luego con etanol. Limpie el etanol de la placa con un pañuelo limpio.
10. Ensamble las dos placas juntas de modo que los recubrimientos se toquen entre sí con las placas ligeramente desplazadas. Asegure la placa con clips de carpeta. Dado que los bordes son terminales, deben estar desplazados.
11. Aplique unas gotas de la solución de yoduro al revestimiento que ha estado expuesto a la luz solar. Sumerja completamente el recubrimiento en la solución. La esencia de la solución de yoduro es ayudar a que los electrones fluyan desde la placa recubierta de dióxido de titanio a la placa recubierta de carbono cuando se exponen a la radiación EM. Limpie cualquier exceso de solución de yoduro de las superficies expuestas a la luz solar.
12. Fije pinzas de cocodrilo o pinzas de cocodrilo a secciones de la superficie de revestimiento en ambos lados de la celda. Una pinza unida a la superficie recubierta de grafito actúa como un soporte y es una pinza de cocodrilo unida a la superficie recubierta de dióxido de titanio. Este es, por supuesto, el cátodo. Conecte el cable al clip y colóquelo en una posición donde la luz incida en la superficie de la placa. La celda solar está lista para usar. Puede usar un multímetro para probar cuánto voltaje y corriente produce su celda solar. Obviamente, el voltaje no es suficiente para cargar su teléfono, pero puede hacer una cadena de estas células solares.

Ventajas de usar celdas solares

Las ventajas de usar celdas solares son:

• no genera ruido
• No requiere combustible para encender
• Su fuerza motriz es esencialmente libre.
• Requiere poco mantenimiento

Desventajas de usar celdas solares

Desventajas de usar celdas solares

• Para producir la cantidad correcta de energía eléctrica, la superficie de la celda debe ser grande.
• Cuando el sol se esconde detrás de las nubes, la cantidad de energía producida se reduce.
• No se puede utilizar como fuente de energía porque la cantidad de energía generada fluctúa.

Aplicaciones y usos de las celdas solares.

célula solar Tiene muchos usos, a pesar de algunos inconvenientes:

• Grupo en serie: las celdas solares conectadas en paralelo se pueden usar como cargador de batería
• Son ampliamente utilizados como fuentes de energía para satélites.
• Los dispositivos fotovoltaicos de silicio de unidades múltiples se pueden usar para detectar la luz en aplicaciones como la lectura de tarjetas perforadas en la industria de procesamiento de datos.
• Una celda de germanio dopada con oro con características de respuesta espectral controlada se puede utilizar como detector de infrarrojos.

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