Stromerzeugung Grätzel-Zelle im Eigenbau
Gespräch mit Wissenschaftsredakteur Ralf Krauter
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- Die von Ralf Krauter im Studio selbst gebaute Grätzel-Zelle. (DRadio Wissen)
Die Farbstoffsolarzelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie wie bei der Photosynthese.
Die Solarzelle wurde nach ihrem Erfinder, dem deutschen Physiker Michael Grätzel, benannt. Die Grätzel-Zelle ist viel einfacher als die bisher üblichen Solarzellen, die in Photovoltaikmodulen eingesetzt werden. Sie bestehen in der Regel aus dem teuren Halbleiter Silizium.
Die Grätzel-Zelle dagegen ist so einfach aufgebaut und herzustellen, dass sie jeder selbst schnell zusammenbauen kann. Ralf Krauter demonstriert dies im Studio. Dafür benötigt er zwei Teebeutel mit Hagebutten-Hibiskus-Tee, klassisch aufgebrüht, zehn Minuten ziehen lassen, so dass ein tiefroter Tee entsteht.
Den Tee gibt man in ein Glasschälchen. Darin liegt bereits ein Glasplättchen mit einer weißen Beschichtung. Die Beschichtung besteht aus den Nanopartikeln Titandioxid. Diese Nanopartikel dienen als Andockstelle für bestimmte Farbmoleküle, die im Tee herum schwimmen.
Während des Teebades lagern sie sich an dem beschichteten Glasplättchen an, so dass die weiße Schicht nach dem Bad tiefrot ist. Diese Farbstoffmoleküle setzen Elektronen frei, wenn Sonnenlicht auf sie trifft. Sie bilden das Herzstück der Grätzel-Zelle.
Die von Ralf Krauter im Studio selbst gebaute Grätzel-Zelle treibt einen Mini-Ventilator an. (DRadio Wissen)
Neben der negativen Elektrode mit dem Farbstoffmolekül benötigt man noch eine positive Elektrode. Die wird mit einem zweiten Glasplättchen, auf der eine dünne leitfähige Beschichtung aufgebracht ist, auf das erste drauf gelegt. Sie wird zuvor mit Kohlenstoff beschichtet, der als Reaktionsbeschleuniger dient. Das macht man einfach, indem man die leitende Oberfläche mit einem weichen Bleistift schraffiert.
Schließlich gibt man mit einer Pipette zwei, drei Tropfen Jodidlösung auf das Glasplättchen mit dem roten Farbstoff, dann legt man das zweite Glasplättchen mit der Graphitschicht auf die rote Farbstoffseite. Die braune Jodidlösung verteilt sich sofort und bildet einen dünnen Elektrolyt-Film zwischen beiden Glasplättchen. Beide Glasplättchen werden mit Wäscheklammern zusammen geklemmt und damit ist die Farbstoffsolarzelle fertig.
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