Fotosynthese in een zonnecel

[Demi Schrauwen]

Hey IbrahimElj,
Wat een leuk ondewerp! Zou je misschien je hoofd- en/of deelvragen kunnen delen en eventueel ook een klein beeld kunnen geven bij welk practicum jullie in gedachten hadden? Op die manier kan ik jullie iets beter helpen!

Met vriendelijke groet,
Demi

[IbrahimElj]

Hey Demi Schrauwen,

Dit zijn onze hoofd- en deelvragen:
Hoofdonderwerp
Hoe kunnen planten worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in een zonnecel?
Deelonderwerpen

1. Fotosynthese en de rol van planten.
2. Werking en opbouw van een DSSC.
3. Invloed van het type pigmentextract op de elektrische output.
4. Welk effect hebben variabelen op het uiteindelijke rendement van de zonnecel.
5. Vergelijking met conventionele zonnecellen.

We dachten misschien dat we zo'n zonnecel konden bouwen en dan kunnen testen welke plant(en-extract) de beste resultaat oplevert.

[Demi Schrauwen]

Hey IbrahimElj,
Wat een leuke deelvragen! Ik weet wel het een en ander over jullie eerste deelvraag, maar niet voldoende over de rest om jullie goed te helpen. Ik zal de vraag even doorschuiven naar een geschikte collega!

We komen dus bij jullie terug!

Met vriendelijke groet,
Demi

[IbrahimElj]

Hey Demi Schrauwen,

Dat is top! Dankjewel voor de moeite!

Met vriendelijke groet,
Ibrahim

[Liam van Vugt]

Beste IbrahimElj ,

Jullie hebben een interessant onderwerp gekozen! En ik help jullie er graag verder mee.
Allereerst ben ik benieuwd wat jullie al weten van zonnecellen en het photovoltaic effect?
Zoeken jullie hulp bij het beantwoorden van jullie deelvragen? Of meer bij het designen/bouwen van een opstelling?

Groeten,
Liam van Vugt

[IbrahimElj]

Hallo Liam van Vugt,

Sorry voor mijn late reactie. We zijn nu bezig met het zoeken en lezen van adequate literatuur voor het theoretische gedeelte. We zullen volgende week (hopelijk) klaar zijn met het theoretische gedeelte.

We hebben de basiskennis van zonnepanelen en het fotovoltaïsche effect (ook wel het interne of gesloten foto-elektrische effect) onder de knie, aangezien we het tweede al hebben behandelt tijdens natuurkunde. Na het schrijven van het theoretische gedeelte verwacht ik wel dat we er aanzienlijk meer in hebben verdiept.

We zouden het waarderen als we kunnen worden geholpen bij het opstellen (en uitvoeren?) van het praktische gedeelte.

Met vriendelijk groet,

Ibrahim

[Liam van Vugt]

Beste IbrahimElj ,

Dat klinkt goed! Ik kan zeker verder meedenken met een praktisch gedeelte. Zodra jullie klaar zijn met het theoretische kader kunnen we het hier verder over hebben. Laat maar weten!

Groetjes,
Liam

[IbrahimElj]

Hey Liam van Vugt,

We zijn inmiddels klaar met het theoretische deel, en hebben er veel van geleerd. We staan klaar om verder te gaan met het praktische deel.

Groetjes,
Ibrahim

[Liam van Vugt]

Beste IbrahimElj ,

Dat is goed om te horen! Voor nu zou ik graag jullie plan van aanpak zien, dan kunnen we samen verder denken over hoe het practicum zou kunnen worden uitgevoerd.

Groetjes,
Liam

[IbrahimElj]

Hey Liam van Vugt,

Dit is onze PvA met een mogelijke practicum:

Planten kunnen worden ingezet als lichtabsorberende component in een zonnecel doordat hun natuurlijke pigmenten, zoals chlorofyl en anthocyanen, die fotonen kunnen opvangen en elektronen kunnen vrijmaken. In een dye sensitized solar cell (DSSC) nemen deze pigmenten de rol over van het klassieke halfgeleidermateriaal: ze kleuren een TiO₂ laag, waardoor lichtenergie kan worden omgezet in elektrische energie. Door verschillende pigmentbronnen te gebruiken, zoals fruitextracten, verandert de efficiëntie van dit proces. Zo wordt zichtbaar hoe plantenpigmenten de spanning en stroomsterkte van een DSSC beïnvloeden en hoe deze biologische zonnecellen zich verhouden tot conventionele siliciumzonnecellen.

Hoofdonderwerp
Hoe kunnen planten worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in een zonnecel.

Deelonderwerpen

1. Fotosynthese en de rol van planten.
2. Werking en opbouw van een DSSC.
3. Invloed van het type pigmentextract op de elektrische output.
4. Welk effect hebben variabelen op het uiteindelijke rendement van de zonnecel.
5. Vergelijking met conventionele zonnecellen.

Praktische deel
Onderzoeksvraag: Welke invloed heeft de bron van het plantenpigment op de spanning en stroomsterkte van een DSSC.

Benodigdheden:

• TiO2-poeder of pasta.
• 2 FTO-platen
• Pigmenten extracten:
  o Verschillende fruit/groente
  o Ethanol (96%)
• Elektrolyt en Kathode.
• Meetapparatuur. (Multimeter of volt- en ampere=meter)

Beknopte stappenplan:

1. TiO₂ anode maken
   • Breng TiO₂ pasta aan op één FTO plaat.
   • Laat drogen en kort verhitten.
2. Pigmentextracten gebruiken
   • Dompel de TiO₂ plaat 10–15 min. onder in het fruitextract.
   • Spoel licht met ethanol en droog.
   • Herhaal voor het ethanol pigment (tweede anode).
3. Kathode voorbereiden
   • Kleur de geleidende zijde van de tweede FTO plaat met grafiet.
4. Cel assembleren
   • Plaats anode en kathode op elkaar met actieve zijden naar binnen.
   • Voeg enkele druppels elektrolyt toe.
   • Klem vast.
5. Meten
   • Sluit aan op multimeter.
   • Meet spanning (open circuit) en stroom (kortsluit).
   • Vergelijk fruit pigmenten.