Naturwissenschaften

Selbstbau einer Farbstoffsolarzelle

Veröffentlicht am 25.03.2010
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • 2-3 Stunden, je nach Aufwand bei den Messungen
  • Arbeitsmaterial, Arbeitsblatt, Audiovisuelles Medium
  • 1 Arbeitsmaterial

Schülerinnen und Schüler stellen mit einfachen Mitteln eine Farbstoffsolarzelle her und prüfen ihre Qualität. Mit PowerPoint erstellte Animationen veranschaulichen die Funktionsweise der nach ihrem Erfinder benannten Grätzel-Zelle.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die Produktion herkömmlicher Solarzellen verursacht hohe energetische Kosten. Anfang der 1990er Jahre entwickelte Michael Grätzel an der technisch-naturwissenschaftlichen Universität in Lausanne (Schweiz) als Alternative die elektrochemische Farbstoffsolarzelle (Grätzel-Zelle). Diese verwendet zur Absorption von Licht kein Halbleitermaterial, sondern Titan(IV)-oxid und organische Pflanzenfarbstoffe. Bei dem Selbstbau einer solchen Zelle können die Schülerinnen und Schüler Ersatzmöglichkeiten für fast alle Komponenten der Grätzel-Zelle forschend untersuchen: Geeignetes Titan(IV)-oxid ist zum Beispiel in weißer Wandfarbe, Sonnenmilch und Zahnpasta zu finden. Bei der Wahl des Farbstoffs können die Lernenden mit Malventee und verschiedenen Beerensäften experimentieren. Dabei bietet sich ein Wettbewerb unter den Schülerinnen und Schülern an: Welche Gruppe entwickelt die stärkste Solarzelle?

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • Aufbau und Funktionsweise einer Farbstoffsolarzelle verstehen.
  • einzelne Schritte der Energiegewinnung in Farbstoffsolarzellen mit denen der Fotosynthese vergleichen.
  • eine Farbstoffsolarzelle selber bauen und dabei mit verschiedenen Materialien experimentieren.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaSelbstbau einer Farbstoffsolarzelle
AutorWalter M. Wagner
FachChemie
ZielgruppeKlasse 5 bis Jahrgangsstufe 13 (je nach fachlicher Vertiefung)
Zeitraum2-3 Stunden, je nach Aufwand bei den Messungen
Technische VoraussetzungenNeben der schulüblichen Chemielabor-Ausstattung werden benötigt: Multimeter, Kabel mit kleinen Krokodilklemmen, Lampe (100-150 Watt)
SoftwareMicrosoft PowerPoint (für die Präsentation von Animationen zur Funktion der Grätzel-Zelle)

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Avatar Walter M. Wagner

ist Akademischer Direktor und Leiter der Abteilung für Didaktik der Chemie an der Universität Bayreuth.

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