Chemie

Bau einer Farbstoffsolarzelle

Inhalt des Schülerkurses

Eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle ist eine elektrochemische Zelle, in der unter Lichteinwirkung eine Ladungstrennung in einem Farbstoff erzeugt wird. Der Farbstoff bindet hierbei an eine mit einem nanokristallinen Halbleiter versehene Photoelektrode aus Glas, an die der Farbstoff die freigesetzten Ladungen transportiert. Als Gegenelektrode dient ebenfalls ein Glas, welches mit einem Katalysator beschichtet ist. Dazwischen befindet sich ein Elektrolyt.

Das Funktionsprinzip ist vergleichbar mit dem Prozess der Photosynthese in der Natur. In beiden Prozessen werden durch Absorption von Licht in organischen Farbstoffkomponenten angeregte Zustände erzeugt.

Farbstoffsolarzellen sind eine wichtige und neue Art von Solarzellen. Einsatz finden diese auf Dächern oder integriert in Fensterscheiben aufgrund ihrer Transparenz. Ihre Vorteile gegenüber Siliziumzellen liegen in den billigeren Herstellungskosten und der Fähigkeit diffuses Licht besser zu wandeln.

Ziel dieses Schülerversuches ist es zu zeigen, wie eine Farbstoffsolarzelle aufgebaut ist und funktioniert. Im Eigenbau sollen die Schüler praktische Erfahrungen sammeln und die wichtigsten Zusammenhänge festigen. Das Experiment verbindet wichtige Teilgebiete aus Biologie, Chemie und Physik.

Wichtige Informationen

Kostenkeine
FachgebietChemie, Biologie und Physik
ZielgruppeSekundarstufe II
Teilnehmer/Gruppenstärkemaximal 16 Teilnehmer in Zweier-Arbeitsgruppen
Erforderliche VorkenntnisseVerhalten im Labor, Belehrung im Umgang mit Chemikalien und Elektrizität
Indoor/OutdoorIndoor
Technische VoraussetzungenFachraum Chemie, mit Strom- und Wasseranschlüssen direkt an den Schülertischen
Vorbereitungszeit im Fachraum~ 45 Minuten
Dauer des Versuches~ 3,5 Stunden
Betreuende Fachlehrerein Fachlehrer erforderlich
Geeignet für Messennein
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