La celda solar de Gratzel (vidrio conductor) produce electricidad mediante un proceso fotoelectroquímico en el que la luz solar es absorbida por un colorante sensibilizador depositado en una capa delgada de dióxido de titanio sobre un vidrio conductor. Los electrones generados pasan a través del circuito externo produciendo una corriente eléctrica, mientras que el colorante se regenera a través de la reacción con el electrolito, como el yodo. El proceso cumple con los principios de la química verde

1. Química Verde,
Práctica: Celda solar de
Gratzel (Vidrio conductor)

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. 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. 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. • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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?