Celdas solares teñidas con colorante

1. preparación de pasta de TiO₂

1. Masa coloidal TiO₂ polvo 6 g y colóquelo en un mortero.
2. Cuidadosamente añadir 2-3 mL de vinagre a la TiO₂y comenzar a pulir la suspensión con la mano del mortero hasta obtener una pasta uniforme. El pulido sirve para dispersar agregados grumos en el polvo.
3. Continuar agregando vinagre, en ~ 1 mL aumenta al moler, hasta ~ 9 mL de volumen total. Antes de cada adición, la consistencia de la pasta debe ser uniforme y libre de grumos. La pasta final debe ser espesa, pero no tan espeso que no puede ser apretado de un gotero.
4. Añadir 1 gota de jabón a 1 mL de agua destilada, mezclar suavemente.
5. Añadir la solución de jabón del plato a la suspensión de TiO₂ y mezclar suavemente, teniendo cuidado de no producir burbujas.
6. Permita que la suspensión se equilibren durante 15 minutos. El jabón sirve como un agente tensioactivo ayudar a hacer la suspensión más fácilmente se separó hacia fuera en una película uniforme sobre el vidrio.

2. deposición de TiO₂ en vidrio

1. Limpiar dos portaobjetos de vidrio conductor. Remoje un kimwipe con etanol y usarlo para limpiar el vidrio conductor limpia dos diapositivas. Coloque el portaobjetos limpiamos en un kimwipe fresco.
2. Determinar qué lado del cristal es conductor. Utilizando un polímetro en ohmios, tocar dos cables a un lado del vidrio. Si se observa una lectura entre 10 y 30 Ω, es el lado del conductor. Una lectura de 0 Ω indica que la parte no conductora.
3. Máscara de la diapositiva. Coloque un portaobjetos de vidrio con su conductor hacia arriba y el otro con su lado conductor hacia abajo. Mantener cuidadosamente las diapositivas tocar, cinta los portaobjetos de vidrio para la mesa. Coloque cinta en tres de los cuatro lados de las diapositivas, asegurándose de que ~ 5-8 mm de la diapositiva está cubierto por la cinta en cada uno de los tres lados (figura 4). Presione la cinta firmemente, para asegurarse de que no hay burbujas de aire.
4. Aplique la pasta de TiO₂ . Usando una varilla de vidrio, aplica una línea delgada de la pasta a través del enmascarado borde superior de la diapositiva. Utilice la varilla de vidrio cuidadosamente la pasta a lo largo de la diapositiva del rodillo, y copia de seguridad. Repita la operación 2-3 x sin levantar la barra, o hasta obtener una película uniforme.
   1. Si la película no es uniforme, simplemente Limpie con un kimwipe, limpiar el vidrio con etanol y una vez seco, vuelva a intentarlo.
5. Que la película se seque un poco, luego retire con cuidado la cinta de la Copa. La diapositiva con la película de TiO₂ debe estar en el lado del conductor. El otro deslizamiento se puede limpiar y utilizado más adelante.
6. Recueza la película de TiO₂ . Con cuidado coloque el portaobjetos (TiO₂ hacia arriba) sobre una placa caliente que se encuentra a 450 ° C. Mira como el TiO₂ se oscurece a un color púrpura/marrón y recupera su color blanco. En este punto, apagar la placa y dejar que la película se enfríe lentamente. Si la diapositiva se enfría demasiado rápido, puede rajen o hagan añicos.
7. Con una regla, medir el área que se cubre con la película y tenga en cuenta este valor.

Figura 4 . Deposición de TiO₂ en vidrio.

3. mancha de la película de TiO₂ con tinte

1. Coloque unas moras, frambuesas o cerezas en un mortero y machacar con un mortero.
2. Filtrar la solución a través de un filtro de café y en una placa Petri. Puede ser necesario agregar unos mL de agua al jugo.
3. Coloque la película refrigerada de₂ TiO, cara vista hacia abajo en la caja Petri. Tenga cuidado de no raspar cualquier TiO₂. Permita que el tinte que se adsorbe sobre la película. Esto puede tardar varios minutos.
4. Una vez que la película está totalmente revestida (debe ser rojo oscuro o púrpura y no hay manchas blancas), levante la diapositiva con pinzas (ser duro cuidado de solo el vidrio y no la película) y enjuagar el portaobjetos con agua y luego con etanol. Secar la película seca con un kimwipe y utilizar inmediatamente.
   1. Si no se utiliza inmediatamente, luego almacenar la película en una placa Petri que contiene ácido acético a pH 3-5, y cubrir el plato con la tapa y envolver en papel de aluminio.

4. preparar el contraelectrodo

1. Con otro portaobjetos de vidrio conductor, siga los pasos 2.1-2.2.
2. Aplicar el catalizador carbón del lado del conductor. Pinzas, presione con la diapositiva, lado conductor, sobre la punta de un mechero de Bunsen. Mueva la diapositiva para que el hollín se recoge en toda la superficie, pero durante no más de 30 s. Deje enfriar el portaobjetos y limpie el hollín a lo largo de un lado de la diapositiva con un hisopo de algodón.
   1. Como alternativa, utilizando una Lápiz HB, cubra toda la superficie conductora con grafito. Esto da un electrodo más robusto, pero que realiza menos bien.

5. ensamblar la célula Solar

1. Secar la película teñida. Enjuagar con etanol y colóquelo en un kimwipe. Seque suavemente la película con un kimwipe segundo. La película debe estar seca para no afectar la solución electrolítica.
2. Con el lado de la película de electrodo suavemente, coloque el electrodo recubierto de carbono en la parte superior (cara de carbón abajo). Asegúrese de compensar las diapositivas para que las partes expuestas de ambos electrodos se pueden enganchar a los cables. Coloque dos clips binder en los lados adyacentes al vaso de compensación.
3. Coloque unas pocas gotas de la solución electrolítica a lo largo de un borde de las diapositivas y con cuidado de abrir y cerrar cada lado de la célula alternativamente abriendo/cerrando los ganchos de la carpeta. Asegúrese de que toda el área manchada es en contacto con la solución electrolítica y repita el paso 5.2 si es necesario.
4. Limpie el exceso del electrólito de las zonas expuestas con kimwipes y etanol.
5. Sujete las pinzas cocodrilo a las dos partes expuestas de la célula solar.

6. funcionamiento de la célula de medición

Nota: Idealmente, estas medidas son para hacer fuera. Sin embargo, si el tiempo no se lo permite, puede hacer dentro con una lámpara halógena. Todas las medidas deben hacerse con ningún movimiento de la célula para que se realizan en condiciones idénticas.

1. Asegúrese de orientar la célula para que la película de TiO₂ es hacia arriba hacia el sol y coloque una cubierta de policarbonato sobre la célula. Esto protege a la célula del daño Ultravioleta.
2. Conectar el electrodo negativo (TiO₂-recubiertos de vidrio) para el cable negativo del multímetro y el electrodo positivo (C) al cable positivo del multímetro (figura 5).
3. Establece el multímetro en voltios y medir la tensión. Este es el circuito abierto potencial (el voltaje máximo a cero corriente). Cubierta de la célula (con una mano o un objeto sólido) para asegurar que la tensión disminuye.
4. Establece el multímetro en miliamperios (mA) y medir la corriente máxima. Esta es la corriente de cortocircuito (corriente máxima a voltaje cero). Cubre la célula con (con una mano) para asegurarse de que la corriente disminuye.
5. Registrar una curva completa de corriente voltaje mediante un potenciómetro de 500-Ω como una carga variable.
   1. Determinar que conducen sobre el potenciómetro es el grifo central. Este cable permite la resistencia a variar. Para ello, conecte el multímetro (configurado en ohmios) a dos de los conductores sobre el potenciómetro y variar la resistencia en el potenciómetro. Nota Si cambia la resistencia. Repita con las otras dos combinaciones de cables. Cambios en la resistencia deben observarse en dos de las tres combinaciones. El plomo que fue utilizado en ambas combinaciones que dieron cambios es el grifo central, y los otros dos son funcionalmente idénticos.
   2. Arme el circuito como se muestra en la figura 5 (derecha).
   3. Ajustar el potenciómetro al completo (o cero) de la resistencia y anote la corriente y voltaje.
   4. Cambiar la resistencia en el potenciómetro en pequeños incrementos y observe la corriente y el voltaje de modo que hay varios puntos que abarcan toda la gama del potenciómetro. Asegúrese de no mover el celular durante las mediciones. Una vez que la corriente comienza a cambiar, asegúrese de recoger muchos puntos de datos; menos puntos de datos se pueden obtener cuando es constante.

Figura 5 . Diagrama del circuito para medir el potencial de circuito abierto y la corriente de cortocircuito (a la izquierda, medidas 6.3 y 6.4) y para grabar la curva i-v (derecha).