Das weit über den Kreis hinaus bekannte Science Forum des Fachbereiches 8 (Chemie) der Universität Siegen wurde am Donnerstag, 05.02.2009, erstmalig auch von einem Chemie – Kurs des Gymnasiums Stift Keppel besucht. Das Science Forum ermöglicht Schülerinnen und Schülern praktisch aller Alterstufen die Durchführung von chemischen Experimenten. Nach dem herzlichen Empfang im kleinen Hörsaal durch Dr. Führ und seinen Mitarbeitern wurden jedem Schüler das Praktikumsskript mit dem vorher verabredeten Tagesthema ausgehändigt: Die „Grätzel-Zelle“.
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Dabei handelt es sich um eine besondere, erst 1992 vom Schweizer Grätzel patentierte „Solarzelle“, die die SuS selbst herstellen und testen sollten. Nach Einkleidung mit „zünftigen“ Laborkitteln schritten die 15 SuS in Dreiergruppen zur Tat, natürlich im benachbarten Labor.
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Um die Grätzel-Zelle zu realisieren wurden gewöhnliche Mikroskop-Objektträger mit Zinnchlorid imprägniert und anschließend auf etwa 500 °C erhitzt. Dabei wurde die imprägnierte Seite des Glases elektrisch leitfähig, blieb aber trotzdem durchsichtig. Anschließend wurde eine schwach salzsaure Paste des Weißpigmentes Titandioxid auf die elektrisch leitfähige Seite das Glases aufgetragen und im Muffelofen für etwa 10 Minuten gesintert. Nach dem Abkühlen wurden Farbstoffextrakte (Kirsche, Spinat, roter Tee) auf die weiße Titandioxidschicht pipettiert und mit Hilfe eines Föhns angetrocknet. Zum Schluß wurde der sogenannte Elektrolyt, eine Iod-Iodkalium –Lösung, aufgetragen. Auf dieses mit mehreren Schichten belegte Glas wurde dann als Gegenelektrode eine mit Graphit-Pulver bestäubte zweite Glasplatte gelegt. Damit war die Grätzel-Zelle fertig und zum Austesten bereit. Am Rande sei erwähnt, dass der Papierverbrauch zum Aufwischen verkleckerter Lösung nicht unerheblich war, aber so etwas gehört auch zum praktischen Arbeiten im Labor.
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Mit Hilfe von Krokodilklemmen wurden beide Glasplatten mit einem Voltmeter verbunden. Und dann kam der entscheidende Moment: Funktioniert die Farbstoffzelle bei Belichtung? Liefert sie tatsächlich Strom, erkennbar als Spannungsanstieg im Voltmeter? Gibt es Unterschiede je nach aufgetragenem Farbstoff?- Alle Fragen konnten bejaht werden! Immerhin bis zu 500 mV lieferten die kleinen Kraftwerke bei Belichtung: Strom durch Licht mit Glas und Tee! So plakativ einfach wurde es unseren SuS in der Abschlussbesprechung aber doch nicht gemacht: An der Tafel musste eines der fünf Keppeler Teams die wichtigsten Schritte zur Funktionsweise der Grätzel-Zelle skizzieren.
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Einen herzlichen Dank an dieser Stelle an das Science-Forum-Team für die geduldige Betreuung eines vielschrittigen, mehrstündigen Experimentes, das einen positiven Ausblick in die Energie-Zukunft bietet und das auch von renommierten Instituten durchaus ernst genommen wird als eine mögliche preiswerte Alternative zu den in der Herstellung sehr aufwändigen Solarzellen auf Silicium-Basis.
H. Husnik, 15.03.2009
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