Die Bio-Solarzelle oder auch "Grätzelzelle"

Ich muss selber sagen: Grätzelzelle hört sich nach Husten und Halsschmerzen an, ist aber viel harmloser. Also müsst ihr euch keine Sorgen machen, wenn ihr das hier lest ;D.
Die Grätzelzelle ist nach Michael Grätzel benannt, der sie Anfang der 90-er entdeckt hat und auch das Patent für sie besitzt.
Wichtig für den Aufbau der Grätzelzelle sind Anthocyane. Diese sind rote Farbstoffe aus der Natur, z.B. aus Himbeeren oder Hibiskus. Da die Grätzelzelle die Fotosynthese simuliert, aber einige Einzelheiten des Vorgangs ausgelassen werden, eignen sich die Anthocyane besser als beispielsweise Chlorophyll. Aufgrund ihrer Vorgehensweise wird sie auch oft als organische Solarzelle bezeichnet.
Im Ganzen besteht die Zelle aus zwei aufeinanderliegenden beschichteten Glasplättchen (Negative und positive Elektrode).

• Das Glassubstrat der der negativen Elektrode ist mit Titandioxid beschichtet


• Die positive Elektrode hingegen ist mit einer leitenden TCO- Schicht bezogen, die noch mit Graphit oder Platin überzogen ist (Beide Stoffe dienen der Zelle als Katalysator)

Folgendes passiert in der Zelle, wenn sie mit Licht bestrahlt wird:

Negativ geladene Teilchen lösen sich aus dem roten Farbstoff und streben im Titandioxid direkt auf die Elektrode zu. Wenn die Elektronen ihre Energie an einem elektrischen Gerät abgegeben haben, wandern sie über eine Elektrolytlösung wieder zu den positiv geladenen Farbstoffatomen. Da der Kreislauf somit geschlossen ist, kann elektrischer Strom fließen. Für den Rücktransport der Elektronen zu den positiven Farbstoffen dient die Platin- oder Graphitschicht als Beschleuniger (Katalysator).

Nun sieht man noch auf den Bildern die verschiedenen Platten und die Zelle im zusammengebaut.

Natürlich haben wir die Zellen auch getestet und geschaut unter welchen Bedingungen sie gut arbeiten:

Bei normaler Raumbeleuchtung hat unsere Zelle eine Spannung von 80 mV geschafft. Das Licht hatte eine Stärke von 400 lx. Die Stromstärke konnten wir leider nicht bestimmen, da die von uns verwendeten Geräte dafür zu schlecht waren .

Danach haben wir den selben Versuch mit einer 25 W Lampe gemacht. Die produzierte Spannung betrug 360 mV und die Lichtstärke lag bei 770 lx.

Als wir eine zweite Zelle dazu geschlossen haben, haben wir bei der normalen Zimmerbeleuchtung eine Spannung von 170 mV gemessen und bei der 25W- Lampe eine Spannung von 880 mV. So konnten wir sehen, dass die Werte parallel steigen da, man bei der doppelten Zellen-Anzahl auch ungefähr die doppelte Spannung erhalten hat.

Außerdem war zu beobachten, dass die Spannung war stärkerem Licht steigt und somit die Zelle bei stärkerer Lichteinstrahlung eine höhere Leistung erzielen kann. Deswegen bietet es sich an, die Zellen an Orten mit hoher Sonneneinstrahlung zu verwenden.

Jedoch ist ein Problem der Grätzelzelle, dass die natürlichen Farbstoffe (Anthocyane) mit der Zeit ausbleichen und somit nicht mehr verwendet werden können. Dies ist auch der Grund warum die Grätzelzelle noch nicht eingesetzt werden kann, da es noch nicht gelungen ist einen künstlichen Farbstoff herzustellen, der die gleiche Leistung bringen kann und der nicht allzu teuer ist. Seit mehr als zehn Jahren versucht man diesen schon zu entwickeln und es ist noch nicht abzusehen, wann man soweit sein wird um die Grätzelzelle auf den Markt zu bringen.