Die Grätzelzelle ist nach ihrem Erfinder Prof.. Grätzel benannt.
Sie ist eine neuartige Solarzelle, die die Fotosynthese überspringt und Solarenergie sofort in Strom umwandelt ->Photovoltaik. Die Grätzelzelle kann viel mehr Sonnenlicht in Strom umwandeln, als eine herkömmliche Solarzelle.
Dies funktioniert durch einen synthetischen Farbstoff, wobei man auch Chlorophyll und viele weitere Naturfarbstoffe verwenden kann (z.B. Anthocyane = roter Farbstoff in Beeren und Hibiskusblüten).
Die Zelle besteht aus 2 aufeinanderliegenden Glasplatten. Die eine Glasplatte ist mit dem Halbleiter Titandioxid und einer synthetischen Farbstoffschicht beschichtet (= negative Elektrode), die andere ist ebenfalls mit einer leitenden Schicht, aber auch mit Platin beschichtet (= postive Elektrode).
Wenn Licht auf die Solarzelle trifft, lösen sich Elektronen aus dem Farbstoff. Diese streben im Titandioxid auf die Elektrode zu und geben ihre Energie an das angeschlossenen Gerät ab. Durch die positive Elektrode wandern sie in die Solarzelle zurück, wobei sie durch eine Elektrolytlösung zu den positive Farbstoffatomen transportiert werden. Das Platin wird dabei als Katalysator (= Prozessbeschleuniger) genutzt.
Weitere Infos zur Grätzelzelle, Aufbau und ihre Bedeutung findet ihr unter:
Herstellen einer Grätzelzelle
Materialien: Krokodilkabel, Diode, eine beschichtete und eine unbeschichtete Glasplatte, getrocknete Hibiskusblüten, Elektrolyt, Bleistift, Büroklammern
1) Bau der positiven Elektrode
Die unbeschichtete Glasplatte muss auf der elektrisch leitenden Seite (die Seite, die den größeren Widerstand anzeigt) mit einem Bleistift vollkommen eingeschwärzt werden, um Graphit anzubringen.
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| mit Graphit beschichtete Glasplatte |
2) Bau der negativen Elektrode
Die beschichtete Glasplatte muss mit der Titandioxidschicht nach oben in einer Farbstofflösung für 5-15 Minuten eingefärbt werden. Zum Herstellen der Farbstofflösung übergießt man getrocknete Hibiskusbläten mit kochendem Wasser. Die Farbstofflösung muss die Glasplatte vollkommen bedecken und die Titandioxidschicht rot-violett färben.
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| rot-violette Farbstofflösung aus Hibiskusblüten |
Die Glasplatte wird danach vorsichtig mit Wasser abgespült um überflüssigen Farbstoff zu entfernen. Die Elektrode wird nun mit einem Föhn getrocknet.
3) Zusammenbau der Solarzelle
Die beiden Glasplatten werden aufeinander gelegt, wobei die rot-violette Titandioxidseite die Graphitschicht berühren muss. Sie werden mit Büroklammern aufeinander befestigt. Die beiden Elektroden werden versetzt an der Grätzelzelle angebracht und an Krokodilkabeln angeschlossen.
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| fertige Grätzelzelle |
Nun kann man die Grätzelzelle an ein Mulitimeter anschließen und so die erzeugte Elektrizität messen.
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| Messen des Stroms (bei Beleuchtung) |
Bei einer Beleuchtungsstärke von 48 lux schaffte unsere Grätzelzelle 0.23 V
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| Messergebnis |
