Celda Solar De Gratzel

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Practica de Quimica verde sobre la elaboración de celdas fotovoltaicas.

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Celda Solar De Gratzel

  1. 1. Química Verde, Práctica: Celda solar de Gratzel (Vidrio conductor)
  2. 2. Introducción Las celdas solares son dispositivos que convierten la energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. La luz solar pasa a través del electrodo simple, y el tinte impregnado en el electrodo compuesto absorbe la luz. Cuando una molécula del tinte absorbe la luz, un electrón pasa a tener un estado excitado y puede saltar desde el tinte a la banda de conducción del TiO2. En el electrodo compuesto, el electrón se difunde desde el TiO2 hacia el vidrio conductor. Desde allí, el electrón es llevado mediante un cable conductor hacia el electrodo simple.
  3. 3. Después de haber perdido un electrón la molécula del tinte se encuentra oxidada, es decir, tiene un electrón menos que antes. La molécula del tinte recupera su estado inicial cuando el electrón es reinyectado a través del electrodo simple. De esta manera el proceso se transforma en un ciclo que genera una corriente eléctrica.
  4. 4. Al llegar la luz al colorante S éste tiende a excitarse de tal manera que presenta la facilidad de perder un electrón y donarlo a alguien que lo acepte. TiO2|S + hv → TiO2|S* TiO2|S* → TiO2|S+ + e- Al cerrar el circuito el colorante recupera su electrón TiO2|S+ + e- → TiO2|S Junto a la matriz nanoporosa, se deposita un electrolito que puede ser Yoduro o bien algún otro que presente facilidad para recibir el electrón que donaría el colorante excitado S TiO2|S+ + 3/2I- → TiO2|S + 1/2 I3- I3- + 2e- → 3I- S+ + I- →S + I. (Radical) 2I. → I2 I2 + I- → I3-
  5. 5. • La celda solar Graetzel también conocida como célula solar sensibilizada por colorante produce electricidad mediante un principio foto-electro-químico, cambiando la energía lumínica en energía eléctrica. Se trata de una aplicación de la Biónica, cuya función también se denomina celda electroquímica de color.
  6. 6. Objetivo • Aplicar los principios de la química verde en una célula solar, funcional y probar su viabilidad. • Elaborar una celda solar, mediante un proceso electroquímico que análogamente transforma la energía del sol usando los colorantes provenientes de vegetales.
  7. 7. Materiales y Equipos Trozos cuadrados de Vidrio conductor* Pasta de dióxido de titanio (TiO2) nanocristalino Portaobjetos. Hidróxido de potasio Etanol Mortero con su pistilo Varilla de vidrio Vaso de precipitado 250 mL. Caja Petri mediana Jugo de zarzamoras machacadas, frambuesas, semillas de granada o té de hibiscos rojo Grafito en polvo Mechero Clips metálicos. Pinzas para mechero
  8. 8. Procedimiento: Celda Solar 1º-Moler el dióxido de titanio en un mortero junto al disolvente (agua) 2º-La pasta se extiende por todo el cristal dejando una fina capa, y se deja secar muy bien. 3º-Sumergir el cristal con dióxido de titanio en el tinte natural. Remojar la película por unos minutos hasta alcanzar un color intenso. 4º-Lavar la película con etanol y secar suavemente con una tela absorbente. 5º-Tomamos el otro trozo de cristal y pintando con un lápiz de grafito. Para identificar el lado conductor del vidrio puede utilizarse un voltímetro. 6º-Unir las dos partes con unas pinzas y agregar el electrolito (Yodo). Dejar salir los bordes de cada placa, estas servirán de punto de contacto para extraer la electricidad. 10 (1,12) 10 (5) 10 (12) 10 (8,1, 7)
  9. 9. 1. Prevención de residuos tóxicos y uso de químicos seguros- Totalmente verde 2. Uso de químicos seguros-Totalmente verde 3. Uso de disolventes seguros-Totalmente verde 4. Prevención, Reducción de derivados, uso de materias primas renovables-Totalmente verde
  10. 10. Visión verde La energía solar no es aprovechada a su máximo potencial, al ser el sol una fuente de energía virtualmente inagotable, el problema radica más bien en los componentes usados en la transformación de esta energía luminosa y el impacto de estos en el medio ambiente, por lo que deben buscarse procesos que cumplan con los principios de la química verde, sobretodo en términos de eficiencia.
  11. 11. Preguntas ¿En que consiste el efecto fotovoltaico? ¿Qué electrolito puede utilizarse y escribe su reacción? Menciona los materiales de la practica ¿Qué es una celda Graetzel? ¿Por qué es verde el proceso?

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