10C REU JEAN-LUC PESTALOZZI& TILMAN REICHEL GRÄTZELZELLE EXPERIMENT 13.04.2018 Inhaltsverzeichnis: S.3 Experiment 1 & 2 S.4 Experiment 2 S.5 Experiment 3 S.6 Experiment 4 S.7 Anhang S.8 Anhang 2 Experiment I Vermutung: Je höhere Lichteinstrahlung auf die Grätzelzelle wirkt, desto mehr Spannung erzeugt diese. Durchführung: Wir haben die erzeugte Stromstärke und Spannung einer Grätzelzelle bei vier verschiedenen Abständen einer Lampe gemessen. Abb.2-5 Beobachtung: Je geringer der Abstand, umso größer ist die Stromstärke und Spannung. Deutung: Je geringer die Entfernung der Lampe zur Grätzelzelle ist, desto geringer ist der Streuradius des viel intensiveren Lichts der Lampe und enthält mehr, für die Grätzelzelle absorbierbare Energie. Unsere Deutungsthese hat sich bestätigt. Fehleranalyse: Es gab bei diesem Test keine wirklich bemerkbaren Fehler. Abstand Spannung (mV) Stromstärke (μA) 1 (kleinster Abstand) 376,3 21,3 2 312,2 8,0 3 291,1 4,8 4 (größter Abstand) 267,0 1,8 3 Experiment II Durchführung: Zuerst haben wir eine Zelle, dann 2 und schließlich 3 Grätzelzellen parallel geschaltet und unter voller Beleuchtung die Spannung(mV) und Stromstärke(μA) gemessen. Danach haben zuerst eine, dann zwei und schließlich 3 Grätzelzellen in Reihe geschaltet und unter voller Beleuchtung die Spannung(mV) und Stromstärke(μA) gemessen. Abb.6 Vermutung: Wir erwarteten, dass bei Reihenschaltung die Stromstärke steigt und die Spannung sinkt und bei Parallelschaltung das Gegenteil geschieht. Deutung: Bei Reihenschaltung sinkt wie erwartet die Spannung bei mehreren Zellen, während sie bei Parallelschaltung steigt. Entgegen unserer Erwartungen sank die Stromstärke jedoch auch, dafür stieg diese bei Parallelschaltung stark an. Fehleranalyse: Das Multimeter, mit dem gemessen wurde, schien einige Probleme zu haben, sodass es teilweise seltsame Ergebnisse ausgab. Außerdem schien eine der drei verwendeten Grätzelzellen nicht richtig zu funktionieren, sie gab jedenfalls nur einen Bruchteil der Leistung der anderen Zellen aus. Die Problematik bestand also vor allem im Mangel an funktionalem Material. Stromstärke(μA) Spannung (mV) Anz. Zellen 1 2 3 1 2 3 Reihe 3 2,5 2,5 314,8 401 210,9 Parallel 3 5 9 225 291 313 4 Experiment III Durchführung: Wir schalteten fünf Grätzelzellen in Reihe und schlossen diese an einen Soundchip an. Beobachtung: Der Soundchip funktionierte nicht, da er 0,9 Volt benötigte und die Grätzelzellen nur 0,8 Volt produzierten. Deutung: Die Grätzelzellen produzierten nicht genügend Spannung. Fehleranalyse: Aufgrund von Fehlern in unserer Zeitplanung hatten wir nicht die Zeit, genügend Grätzelzellen herzustellen, um den Soundchip zum Funktionieren zu bringen. Im Nachhinein, bei der Analyse des zweiten Versuchs, erfuhren wir, dass es wahrscheinlich effizienter gewesen wäre, die Zellen parallel zu schalten, da sie dann mehr Spannung produziert hätten. 5 Experiment IV Durchführung: Wir haben zwei verschiedene Grätzelzellen mit Aroniasaft und grünem Lebensmittelfarbstoff eingefärbt und unter verschiedenen Beleuchtungsstärken die Spannung und Stromstärke gemessen. Abb. 1 Beobachtung: Lampenabstand Spannung (mV) Lebensmittelfar Abstand 1 be Aroniasaft Stromstärke μA) 200 12,1 Abstand 2 72 5,6 Abstand 3 40 1,7 Abstand 1 400 22,7 Abstand 2 395 22,2 Abstand 3 360 19,8 Deutung: Elektronen im Aroniasaft sind leichter anzuregen als die in grüner Lebensmittelfarbe. Erklärung: Aroniasaft besteht aus Anthocyan-Molekülen, die sehr instabil sind und daher leicht angeregt werden können, wodurch bei Lichteinstrahlung mehr Spannung entsteht. Lebensmittelfarbe ist weit stabiler, wodurch Elektronen auch weit schwerer zu lösen sind. Fehleranalyse: Es kann sein, dass die Abstände nicht bei beiden Messungen exakt gleich waren, wodurch die Lichteinstrahlung nicht exakt gleich wäre. Da der Unterschied allerdings nicht allzu gravierend war, verfälschte dies die Ergebnisse nur minimal. 6 Anhang: Abb. 1 Abb. 2 Abb.3 Abb.5 Abb.4 7 Abb. 6 8
