Verbrannte Sonnencreme und Grätelzellen

Es riecht nach verbrannter Sonnencreme. Diesmal liegt es aber nicht daran, dass es mal wieder so heiß ist, dass die Sonnencreme auf unserer Haut verglüht. Verantwortlich für diesen unangenehmen Geruch ist der Chemie-eA-Kurs Klasse 12 mit Frau Seiler. Gemeinsam mit dem Physik-eA-Kurs Klasse 12 waren wir vom 20.08. bis 21.08.2018 in Göttingen.
Am ersten Tag führte uns ein erfahrener Chemiestudent über den Nordcampus der Universität Göttingen, auf dem die Naturwissenschaften und auch das X-Lab – hierzu gleich mehr – angesiedelt sind. Dabei erfuhren wir nicht nur vieles über die Universität Göttingen, sondern auch über das Studentenleben, das neben viel Spaß auch harte und intensive Arbeit bedeutet. Die gemütliche Göttinger Innenstadt mit den schönen Fachwerkhäusern und dem Gänseliesel-Brunnen konnten wir bei einem Abendspaziergang kennenlernen.
Das, weshalb wir eigentlich nach Göttingen gefahren waren, fand am zweiten Tag statt: Ein Experimentaltag im X-Lab, einem großen Schülerlabor. Chemiker und Physiker führten hier verschiedene Versuche durch. Wir, die Chemiker, stellten im Verlauf dieses Tages eine Grätzelzelle her. Das ist eine weiterentwickelte und verbesserte Abart der Solarzelle. Im Vergleich zu Silicium-Solarzelle ist die Grätzelzelle deutlich preiswerter, leichter herzustellen, effektiver, vielseitiger einsetzbar und sogar umweltfreundlicher (Silicium-Solarzellen verbrauchen bei der Herstellung und der Entsorgung bzw. dem Recyclen erheblich mehr Energie).
Eingangs klang es schon an: Für die Herstellung der Grätzelze erhitzten wir zunächst Sonnencreme, um die organischen Bestandteile zu verbrennen – das stank sehr. Zurück blieb ein weißes Pulver mit Nanopartikeln: Titandioxid. In der Sonnencreme absorbiert Titandioxid das für die Haut schädliche UV-Licht. In der Grätzelzelle wird Titandioxid als elektrischer Leiter genutzt.
Grätzelzellen sind farbstoffsensibilisierte Solarzellen. Das bedeutet, dass Farbstoffe verwendet werden, um Licht zu absorbieren und dessen Energie in Form von Elektronen nutzbar zu machen. Wir gewannen unsere Farbstoffe aus Malventee (Malvedin), grünen Blättern (Chlorophyll), Karotten (Carotin) und Rotkohl (Cyanidin).
Damit die Grätzelzelle arbeiten und Strom fließen kann, benötigten wir neben der gefärbten Titandioxidschicht auf dem ersten FTO-Glas – das ist ein Glas mit einer leitfähigen Beschichtung – eine Graphitschicht auf dem anderen FTO-Glas und zwischen den beiden Schichten einen Elektrolyten. So können die nötigen Redoxreaktionen ablaufen und das Licht der Sonne genutzt werden.
Die Tests am Ende unseres spannenden Labortages zeigten: Wir hatten gut gearbeitet! Denn all unsere Grätzelzellen leiteten mehr Strom als erwartet.
Ein herzliches Dankeschön an Frau Seiler und Herrn Beuster für die Organisation dieser beiden Tage! Wir sind dankbar für die großartigen Erfahrungen, das viele neue Wissen und den Spaß, den wir an diesen beiden Tagen hatten!

                                                          Funktionsweise Grätelzelle
(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/Funktionsweise_Graetzelzelle.gif (abgerufen am 22.08.2018)