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Nwt Grätzelzelle 15.04.2002

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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
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