Grätzel-Zelle
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Grätzel-Zelle
Bau einer Grätzel-Zelle
Bei einer Grätzel-Zelle handelt es sich um eine Solarzelle, welche auf Basis von mit einem Farbstoff sensibilisiertem Titandioxid aufgebaut ist.
Materialen:
Becherglas, Trockenschrank, Muffelofen, Magnetrührer, TCO-Glasplatte, Filterpapier, Trichter, Stativ, transparentes Klebeband, Spannungsmessgerät, Spatel, Magnetrührfisch, Graphitstab
Chemikalien:
Kupferphthalocyanin
Titanylphthalocyanin
dest. Wasser
Titandioxid
Lugolsche Lösung
Durchführung:
Zuerst wird auf eine 1,5 cm breite und 3,5 cm lange TCO-Glasplatte (mit Antimonzinnoxid beschichtete Glasplatte) auf der beschichteten Seite (mit einem Widerstandsmessgerät messen) gleichmäßig mittels eines ca. 1 cm breiten Graphitstabs auf einer Fläche von 1 cm*3 cm Graphit aufgetragen. Im Gegenlicht sollte die Graphitschicht sehr regelmäßig aussehen, Unregelmäßigkeiten in der Beschichtung können zu Spannungsverlusten führen.
Anschließend wird 1 g Titandioxid in 15 mL Wasser suspendiert und 3 mg Kupferphthalocyanin und 3 mg Titanylphthalocyanin abgewogen und dazu gegeben. Dann wird 30 Minuten lang magnetisch gerührt, um die Farbstoffe möglichst gut mit dem Titandioxid zu vermischen. Wärenddessen wird eine weitere TCO-Glasplatte mittels Klebeband auf handelsüblichem Papier an den Rändern festgeklebt.
Dann wird die Titandioxid-Farbstoffsuspension abfiltriert und der noch feuchte Filterkuchen möglichst gleichmäßig auf die Glasplatte aufgetragen.
Anschließend wird die auf dem Papier aufgeklebte Glasplatte im Trockenschrank bei 70° für 2 Stunden getrocknet. Danach wird die Glasplatte vom Papier entfernt und das Titandioxid bei 450° für 2 Stunden im Muffelofen aufgesintert.
Nach dem Abkühlen werden die mit Graphit beschichtete Glasplatte und die mit Titandioxid beschichtete Platte so übereinander gelegt, dass an jeder Seite ca. 0,5 cm der Glasplatte überstehen. Dann werden die Platten mit transparentem Klebeband aufeinander fixiert. Anschließend werden 4 Tropfen Lugolsche Lösung zwischen die Platten gegeben, sodass das Titandioxid-Farbstoffgemisch durch das Iod braun gefärbt ist.
Zuletzt wird die Spannung mithilfe des Spannungsmessgeräts gemessen.
Erklärung:
Im ersten Schritt wird der Farbstoff durch Lichtenergie in einen angeregten Zustand überführt:
2 Fs + hv --> 2 Fs*
Das angeregte Farbstoffmolekül (Fs*) überträgt Elektronen in das Leitungsband des Titandioxids.
2 Fs* + 2 TiO2 --> 2 Fs+ + 2 (TiO2 + e-)
An der Anode entsteht dabei atomares Iod, dieses vereinigt sich zum Iodmolekül, I2. Das Iodmolekül reagiert mit Iodidionen (I-) zu I3-.
Aus den Triiodidionen entstehen dann an der Kathode wieder Iodidionen.
Bilder:
Farbstoff-Titandioxid-Suspension
Auf TCO-Glasplatte aufgetragene Titandioxid-Titanyl- und Kupferphthalocyaninsuspension
Aufgesinterte Titandioxid-Farbstoffsuspension und mit Graphit beschichtete TCO-Glasplatte
Zusammengebaute Grätzel-Zelle
Test der Zelle bei schwachem Umgebungslicht im Abzug
Bei einer Grätzel-Zelle handelt es sich um eine Solarzelle, welche auf Basis von mit einem Farbstoff sensibilisiertem Titandioxid aufgebaut ist.
Materialen:
Becherglas, Trockenschrank, Muffelofen, Magnetrührer, TCO-Glasplatte, Filterpapier, Trichter, Stativ, transparentes Klebeband, Spannungsmessgerät, Spatel, Magnetrührfisch, Graphitstab
Chemikalien:
Kupferphthalocyanin
Titanylphthalocyanin
dest. Wasser
Titandioxid
Lugolsche Lösung
Durchführung:
Zuerst wird auf eine 1,5 cm breite und 3,5 cm lange TCO-Glasplatte (mit Antimonzinnoxid beschichtete Glasplatte) auf der beschichteten Seite (mit einem Widerstandsmessgerät messen) gleichmäßig mittels eines ca. 1 cm breiten Graphitstabs auf einer Fläche von 1 cm*3 cm Graphit aufgetragen. Im Gegenlicht sollte die Graphitschicht sehr regelmäßig aussehen, Unregelmäßigkeiten in der Beschichtung können zu Spannungsverlusten führen.
Anschließend wird 1 g Titandioxid in 15 mL Wasser suspendiert und 3 mg Kupferphthalocyanin und 3 mg Titanylphthalocyanin abgewogen und dazu gegeben. Dann wird 30 Minuten lang magnetisch gerührt, um die Farbstoffe möglichst gut mit dem Titandioxid zu vermischen. Wärenddessen wird eine weitere TCO-Glasplatte mittels Klebeband auf handelsüblichem Papier an den Rändern festgeklebt.
Dann wird die Titandioxid-Farbstoffsuspension abfiltriert und der noch feuchte Filterkuchen möglichst gleichmäßig auf die Glasplatte aufgetragen.
Anschließend wird die auf dem Papier aufgeklebte Glasplatte im Trockenschrank bei 70° für 2 Stunden getrocknet. Danach wird die Glasplatte vom Papier entfernt und das Titandioxid bei 450° für 2 Stunden im Muffelofen aufgesintert.
Nach dem Abkühlen werden die mit Graphit beschichtete Glasplatte und die mit Titandioxid beschichtete Platte so übereinander gelegt, dass an jeder Seite ca. 0,5 cm der Glasplatte überstehen. Dann werden die Platten mit transparentem Klebeband aufeinander fixiert. Anschließend werden 4 Tropfen Lugolsche Lösung zwischen die Platten gegeben, sodass das Titandioxid-Farbstoffgemisch durch das Iod braun gefärbt ist.
Zuletzt wird die Spannung mithilfe des Spannungsmessgeräts gemessen.
Erklärung:
Im ersten Schritt wird der Farbstoff durch Lichtenergie in einen angeregten Zustand überführt:
2 Fs + hv --> 2 Fs*
Das angeregte Farbstoffmolekül (Fs*) überträgt Elektronen in das Leitungsband des Titandioxids.
2 Fs* + 2 TiO2 --> 2 Fs+ + 2 (TiO2 + e-)
An der Anode entsteht dabei atomares Iod, dieses vereinigt sich zum Iodmolekül, I2. Das Iodmolekül reagiert mit Iodidionen (I-) zu I3-.
Aus den Triiodidionen entstehen dann an der Kathode wieder Iodidionen.
Bilder:
Farbstoff-Titandioxid-Suspension
Auf TCO-Glasplatte aufgetragene Titandioxid-Titanyl- und Kupferphthalocyaninsuspension
Aufgesinterte Titandioxid-Farbstoffsuspension und mit Graphit beschichtete TCO-Glasplatte
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Bei mir hat das recht gut geklappt:
http://www.versuchsgenie.de/forum/viewt ... f=16&t=548
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"...wie ein Sprecher betont,hat für die Bevölkerung zu keinem Zeitpunkt Gefahr bestanden."
"...mittlerweile rostet das Miststück..." E.v. Däniken
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Ok, bei mir hat es nicht besonders gut geklappt, und irgendwann wollte der Chemie-Fachleiter sein Methanol wieder haben
Bevor ich's vergesse, ich hatte vor einigen Tagen versucht, metallfreies Phthalocyanin (von Fluka ) mit obiger Methode mit Titandioxid zu mischen. Doch selbst nach 50-minütigem (!) starkem Rühren (ca. 1000 Umdrehungen pro Minute, darunter war garnicht mal an eine richtige Vermischung zu denken, weiß der Teufel warum) setzte sich der Farbstoff immer wieder auf der TiO2-Suspension ab und bildete eine dunkelblau-lila Schicht. Das Zeug ließ sich einfach nicht mischen, selbst beim filtrieren "schwamm" eine Farbstoffschicht auf dem Filterkuchen, selbiger war im Prinzip weß...
Hat jemand einige Idee zur Lösung des Problems? Ich habe auch schon versucht, das ganze Aufzukochen und weiß der Teufel was, aber es will einfach nicht funktionieren...
vgl.:
Grüße
Bevor ich's vergesse, ich hatte vor einigen Tagen versucht, metallfreies Phthalocyanin (von Fluka ) mit obiger Methode mit Titandioxid zu mischen. Doch selbst nach 50-minütigem (!) starkem Rühren (ca. 1000 Umdrehungen pro Minute, darunter war garnicht mal an eine richtige Vermischung zu denken, weiß der Teufel warum) setzte sich der Farbstoff immer wieder auf der TiO2-Suspension ab und bildete eine dunkelblau-lila Schicht. Das Zeug ließ sich einfach nicht mischen, selbst beim filtrieren "schwamm" eine Farbstoffschicht auf dem Filterkuchen, selbiger war im Prinzip weß...
Hat jemand einige Idee zur Lösung des Problems? Ich habe auch schon versucht, das ganze Aufzukochen und weiß der Teufel was, aber es will einfach nicht funktionieren...
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Hallo,
ich habe mittlerweile mit so einer kleinen Zelle (3,5* 1,5cm) Spannungen von 650mV bei Umgebungslicht (!) erzeugt, das ganze läuft über verschiedene Kathodenbeschichtungen, wodurch sich der Wirkungsgrad extrem erhöhen lässt. Da ich in die Richtung auch etwas bei JuFo mache, werde ich das ganze erst im Januar bis Februar posten. Das ganze ist aber auf jeden Fall ein wirklich schöner Versuch, auch kann man mit den Zellen wirklich Spaß haben, kann man mit der Taschenlampe drüber leuchten und sich über zeitweilige Spannungsdifferenzen von 200-400% im Gegensatz zu Umgebungslicht freuen.
LG
ich habe mittlerweile mit so einer kleinen Zelle (3,5* 1,5cm) Spannungen von 650mV bei Umgebungslicht (!) erzeugt, das ganze läuft über verschiedene Kathodenbeschichtungen, wodurch sich der Wirkungsgrad extrem erhöhen lässt. Da ich in die Richtung auch etwas bei JuFo mache, werde ich das ganze erst im Januar bis Februar posten. Das ganze ist aber auf jeden Fall ein wirklich schöner Versuch, auch kann man mit den Zellen wirklich Spaß haben, kann man mit der Taschenlampe drüber leuchten und sich über zeitweilige Spannungsdifferenzen von 200-400% im Gegensatz zu Umgebungslicht freuen.
LG
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Ein sehr interessanter Versuch!
Ich hätte nicht gedacht; dass es so "einfach" ist. eine funktionierende Solarzelle zu "basteln"... "Einfach" ist natürlich relativ gemeint...
Ich hätte nicht gedacht; dass es so "einfach" ist. eine funktionierende Solarzelle zu "basteln"... "Einfach" ist natürlich relativ gemeint...
"Der einfachste Versuch, den man selbst gemacht hat, ist besser als der schönste, den man nur sieht." (Michael Faraday 1791-1867)
Alles ist Chemie, sofern man es nur "probiret". (Johann Wolfgang von Goethe 1749-1832)
„Dosis sola facit venenum.“ (Theophrastus Bombastus von Hohenheim, genannt Paracelsus 1493-1541)
"Wenn man es nur versucht, so geht´s; das heißt mitunter, doch nicht stets." (Wilhelm Busch 1832 -1908)
Alles ist Chemie, sofern man es nur "probiret". (Johann Wolfgang von Goethe 1749-1832)
„Dosis sola facit venenum.“ (Theophrastus Bombastus von Hohenheim, genannt Paracelsus 1493-1541)
"Wenn man es nur versucht, so geht´s; das heißt mitunter, doch nicht stets." (Wilhelm Busch 1832 -1908)
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Ne, der Filter ist dicht (natürlich nur so dicht, wie ein Filter sein sollte ), auf den anderen Bildern sieht das nicht so aus.
@Jochen
Man kann es auch kompliziert machen, ich versuche mich im Moment an Ag-Pt-Au-Beschichtungen für die Kathode, versuch das mal GLEICHMÄSSIG auf eine Glasoberfläche aufzutragen
@Jochen
Man kann es auch kompliziert machen, ich versuche mich im Moment an Ag-Pt-Au-Beschichtungen für die Kathode, versuch das mal GLEICHMÄSSIG auf eine Glasoberfläche aufzutragen
- Uranylacetat
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Ja Sam, kann ich mir vorstellen... Für mich ist diese Fummelarbeit nichts.
Ich wünsche Dir möglichst gutes Gelingen dabei!
Ich wünsche Dir möglichst gutes Gelingen dabei!
"Der einfachste Versuch, den man selbst gemacht hat, ist besser als der schönste, den man nur sieht." (Michael Faraday 1791-1867)
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„Dosis sola facit venenum.“ (Theophrastus Bombastus von Hohenheim, genannt Paracelsus 1493-1541)
"Wenn man es nur versucht, so geht´s; das heißt mitunter, doch nicht stets." (Wilhelm Busch 1832 -1908)