Mini Solarpanel aus Kupfer und Zink als Experiment für Schüler herstellen?
Hallöchen :)
Ich bin selber noch Schülerin, muss aber aufgrund unserer Projektwoche einen Tag rund um erneuerbare Energien für jüngere Schüler gestalten.
Als praktischen Teil, würde ich gerne mit einem einfachen Experiment dir Funktion eines Solar Panels veranschaulichen. Ich finde jedoch nur wenig für die Schule angemessene Versichsaufbaue im Internet. Mein jetziger Plan sieht wie folgt aus:
- Kupferplatte und Salzlösung in einem Behälter
- Zinkplatte und Salzlösung in einem anderen Behälter
- Verbindung der beiden Platten durch ein Messgerät mit leitendem Kabel
=> In die Sonne stellen und darauf hoffen, dass ein Elektronenfluss gemessen wird.
Meine Elektrochemischen Kenntnisse sind trotz Chemie-LKs leider nur begrenzt. Würde dieses Experiment funktionieren? Muss ich bei den Platten irgendetwas beachten? Sie vorher schleifen, erhitzen oder Ähnliches?
Ich würde mich sehr um Hilfe freuen! ☺️
5 Antworten
Sofern du die richtigen Salzlösungen und noch eine Ionenbrücke verwendest, baust du dir damit eine galvanische Zelle. Die funktioniert (wenn sie es denn tut) unabhängig von der Sonneneinstrahlung. Die Funktion geht auf die unterschiedlichen Redoxpotentiale der Elektroden zurück. Das hat nichts mit Solarzellen zu tun.
Ganz grob umrissen funktionieren Solarzellen so: Die Sonnenstrahlung regt Elektronen im Material an. Dadurch entstehen bewegliche Elektronen und sog. Löcher. Diese werden durch eine spezielle Zone im Material getrennt und durch diese Ladungstrennung entsteht dann ein Stromfluss. Dafür braucht es aber die richtigen Materialien, die auch noch aufeinander abgestimmt sein müssen. Das selbst als Heimwerker zu bauen, kann man eigentlich so gut wie vergessen.
Das für Schüler anschaulich darzustellen ist schwer, da es das schulische Chemiewissen etwas übersteigt. Du könntest dich aber nach einem Elektro-Baukasten für Kinder/Schüler (von Kosmos zum Beispiel) umschauen. Manche von denen enthalten kleine Solarzellen, die du benutzen könntest.
Das funktioniert nicht, weil dir die n-p-Trennschicht fehlt. Theoretisch erzeugen Photonen zwar Elektronen-Loch-Paare im Kupfer, aber für einen Stromfluss musst du sie auch trennen können.
das was du baust ist ein Galvanisches Element, kein Solar Panel.
Wenn du beides googels, siehst du den Unterschied und wie es richtig funktioniert
m.f.G.
anwesende
Also ich bin auch kein absoluter Experte auf dem Gebiet, aber was du beschriebst hört sich für mich nach einem Daniell-Element an. Das hat nichts mit PV zu tun, sonder ist quasi eine Batterie.
Die Funktionsweiße von PV ist echt nicht leicht zu verstehen, wenn man über das Level "Licht rein, Strom raus" hinaus kommen will.
Was ich mich aber gewundert habe ist, warum du nicht das mit Wasser- oder Windkraft machst? Die Umsetzung von der Bewegung des Mediums zu einer Rotation zu Strom mittels Generator sollte auch ohne viel Physik recht einfach verständlich werden. Wie alt sind die kleinen Schüler denn?
Mit dem Daniell Element bin ich vertraut, jedoch habe ich hier gehofft, dass die Photonen des Lichtes von der Kupfer Platte absorbiert, was die Elektronen in der Kupfer Platte dazu anregt zu wandern.
Das wird wenn es passiert, warscheinlich nicht messbar sein. Denn selbst in normalen PV Zellen springen die meisten Elektronen die von den Photonen losgelöst werden sofort wieder zurück in ihre alte Position. Und das obwohl da ja mit sehr dünnen, dotierten Schichten und so gearbeitet wird um möglichst viele der Elektronen abzufangen.
Besser vorher ausprobieren.
Schleifen, erwärmen etc glaube ich nicht, wozu auch? Gereinigt müßte völlig ausreichen.
Teste es vorher aus, dann weißt du auch, was nach welcher Zeit passiert.
So würde ich es machen.
Hab Mal zur Veranschaulichung ein MOSFET Transistor im TO3-Gehäuse die gewölbte Oberfläche abgesägt. Funktionierte super als Solarzelle. Nicht so effektiv, aber sie funktionierte.
Danke! Das werde ich jedenfalls versuchen, leider muss ich die ganze Woche präsent in verschiedenen anderen Projekten sein, und weiß nicht ob ich die Zeit dazu vorher finde );
Sogenannte Grätzelzellen kann man mit relativ einfachen Mitteln selbst bauen. Wir hatten da mal ein Schulprojekt, in dem die Schüler verschiedene Fruchtsäfte als Farbstoffe getestet haben. Ein paar Dinge müsste man aber besorgen, zum Beispiel Titandioxid. Das ist jetzt keine so exotische Chemikalie.
Meine Hoffnung war, dass das Kupfer die Photonen aufnimmt, was dann die Elektronen zum wandern in die Zinplatte anregt. 😅