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Herstellung einer Low-Cost-Solarzelle (Grätzel-Zelle)

Energie aus Sonnenlicht durch eine Farbstoffsolarzelle

Heutzutage werden Solarzellen häufig sind aus Silicium (chemisch: Si) gefertigt. Silicium gehört zur Gruppe der Halbmetalle, ist teuer und muss in einem energieaufwändigen Prozess hergestellt werden. Daher lohnen sich Solarzellen vom energetischen Standpunkt aus erst nach einigen Jahren.

Mittlerweile arbeitet die Forschung an anderen Materialien, die ebenso gut die Energie der Sonne nutzen können. Ein bekanntes Vorbild aus der Natur ist der Prozess der Fotosynthese, bei welchem Pflanzen und Bäume die Energie der Sonne in chemische Energie umwandeln. Zuständig für die Verwertbarkeit dieser Sonnenenergie sind die Farbstoffmoleküle in den Zellen der Blätter.

Mit diesem Wissen hat der Chemiker Prof. Grätzel eine neue Art der Solarzelle entwickelt. Diese Zelle kann die unterschiedlichsten Farbstoffmoleküle aus der Natur (z.B. aus rotem Tee, aus Kirschsaft, aus Zitronensaft, etc. …) nutzen, um die Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln.

Für den Bau dieser sogenannten „Grätzel-Zelle“ werden elektrisch-leitfähige Gläser (ITO- oder TCO-Gläser) verwendet. Die leitfähige Glasseite wird mit Elektrodenmaterial (Graphit und Titandioxid) beschichtet und später eingefärbt. Zwischen den Gläsern ermöglicht dann eine Elektrolytlösung einen nutzbaren Stromfluss.

Natürlich kann man auch mehrere der Grätzel-Zellen in Reihe oder Parallel zusammenschalten. Hiermit ist es möglich, z.B. einen Taschenrechner, eine LED oder eine elektrische Musik-Glückwunschkarte zu betreiben.

An diesem Projekt der Chemie-Abteilung nahmen 20 Schülerinnen und Schüler der Ausbildungsberufe "Chemielaborant/in" und "Chemikant/in" aus unterschiedlichen Firmen und Klassen des 2. Lehrjahrs teil.