Gymnasiearbete med fokus på hållbara energilösningar

NYHETER

Publicerad 2013-12-20

Det är höstlov men i laborationssalen på Vetenskapens Hus är det full aktivitet. Eleverna, som kommer från flera olika gymnasieskolor i Stockholm, är i full färd med att tillverka egna solceller. Laborationen ingår i elevernas gymnasiearbete, som de alla valt att göra på Vetenskapens Hus.

Det är lite pilligt att tillverka solceller. På de små glasen stryker Johanna Johansson och Susanna Waschl från Åvagymnasiet försiktigt på titandioxid. Foto: Emelie Jerberyd

Behovet av att hitta alternativ till fossila bränslen för att omvandla energi blir allt större. Ett miljövänligt och hållbart alternativ till fossila bränslen är grätzelsolceller; en solcell som lätt kan tillverkas under ett par timmar till en låg kostnad. På Vetenskapens Hus får elever som studerar naturvetenskap möjligheten att göra sitt gymnasiearbete, och solcellsprojektet är ett av projekten som eleverna kan välja mellan.

Solcellsprojektet inleds med en workshop i september på Vetenskapens Hus, där eleverna får lära sig mer om solceller, de utmaningar som vi står inför när oljan tar slut och även hur man tillverkar egna solceller. Efter det första besöket ska eleverna ta fram en frågeställning, som de sedan testar under de två nästkommande besöken. 

Anders Blomqvist har hållit i solcellsprojektet i fem år. Foto: Emelie Jerberyd

– Under höstlovet är de här under måndagen och tisdagen. Då får de tillverka sina solceller, gör mätningarna och testa sina frågeställningar, säger Anders Blomqvist, ämnesansvarig i molekylärbiologi och kemi på Vetenskapens Hus och ansvarig för solcellsprojektet.
Därefter skriver eleven självständigt ihop sin rapport.

Jag besöker Vetenskapens Hus under måndagen och när jag kommer sitter eleverna i vita labbrockar runt borden och är i full färd med att tillverka sina solceller.  På de små fyrkantiga glasen som eleverna har uppradade framför sig, stryker de försiktigt på ett tunt lager av titandioxid.
– Det är viktigt att man stryker på tillräckligt mycket titandioxid, berättar Anders Blomqvist. Det får inte bli för mycket för då leder det inte elektriciteten, då visar det 0 i mätningen, men det får inte bli för lite heller. Det gäller helt enkelt att hitta en balans.

Efter att eleverna strukit på titandioxid värmer man cellerna i ugnen på 450 grader i 30 minuter innan man lägger på ett valfritt ljusabsorberande färgämne. Till cellen tillsätts sedan en flytande elektrolyt och till sist fogas cellen samman med ett glas.

Grätzelsolcellerna tar tillvara på solljuset på liknande sätt som växternas fotosyntes. Färgämnet i Grätzelsolcellen absorberar fotoner från solljuset och energin från fotonerna får elektronerna i färgämnet sedan att lossna och vandra genom titandioxiden och via det ledande substratet till elektrolyten. Elektrolyten för i sin tur tillbaka elektronen till färgämnet och den elektriska kretsen är sluten.

Ett par elever tog med sig röda vinbär som färgämne.

Fördelarna med grätzelsolceller jämfört med kiselsolceller är att de kan tillverkas till en låg kostnad och med enkla material.
– Kiselsolcellerna kräver dyrt råmaterial vid tillverkning och är komplicerade att producera. Om de får en liten spricka fungerar de mindre bra, förklarar Anders Blomqvist.
Dessutom fungerar de även vid dåliga ljusförhållanden, som när det är dimmigt eller molnigt ute, till skillnad från kiselsolcellerna. Till nackdelarna hör dock den låga verkningsgraden i jämförelse med kiselbaserade solceller.

Intresset bland gymnasieelever för solcellsprojektet är stort och det är fullbokat för läsåret 2013/2014.
– Det har varit ett så pass stort tryck att vi nu tar emot 20 elever per omgång, tidigare har vi max haft 16 elever.  Men vi har ändå fått tacka nej till många sökande.

Trots det stora intresset för projektet skulle Anders Blomqvist vilja att fler av kemilabbarna som genomförs på Vetenskapens Hus även riktar sig till elever på högstadiet.
– Vårt mål på Vetenskapens Hus är att få in fler labbar mot högstadiet för att väcka elevernas intresse för kemi redan då. De elever som jag träffar som går på gymnasiet har ju redan ett stort intresse för kemi, men vi skulle även vilja nå de elever som inte är så nyfikna på naturvetenskap. 

Eyprim Flippish och Mattias Johansson från Midsommarkransens gymnasium diskuterar hur de ska testa sin frågeställning och vad de vill komma fram till. Foto: Emelie Jerberyd

Anders Blomqvist har hållit i solcellsprojektet i fem år och på frågan varför han intresserat sig för just solceller svarar han utan att tveka:
– Jag tycker att det är intressant att jobba med hållbara lösningar, som är alternativ till oljan.

I januari träffar Anders Blomqvist eleverna som gått projektet under hösten igen för ett besök hos KTH:s solcellsforskare Mikhail Gorlov.
– Efter besöket på KTH är det många elever som blir sugna på kemi och rentav intresserade av att forska. Innan besöket säger många att de vill ta ett sabbatsår eller liknande efter gymnasiet, men många ändrar sig efter att ha varit på KTH och säger ”det ser ju riktigt spännande ut att forska”. Det känns verkligen kul, berättar Anders Blomqvist.

Text och bild: Emelie Jerberyd

Grätzelsolceller

  • Tar tillvara på solljuset på ett sätt som liknar växternas fotosyntes. Men i stället för klorofyll används ett färgämne som kan isoleras från bär eller syntetiseras. Färgämnets elektroner får så mycket energi av ljuset att de lossnar och skapar en ström mellan två elektroder.
  • Fördelar: 
    Kan tillverkas till en låg kostnad.
    Fungerar även vid dåliga ljusförhållanden
  • Nackdelar: 
    Den låga verkningsgraden

Gymnasiearbete på Vetenskapens Hus

Vetenskapens Hus erbjuder elever som studerar naturvetenskap att göra sitt gymnasiearbete hos dem.

2013 års gymnasiearbeten vid Vetenskapens Hus:
Biologi
* Kloning, grönflourescerande bakterier
* Gammelmors huskurer – hade de någon verkan?
Läs mer

Fysik
Kosmisk strålning
Läs mer

Kemi
* Grätzelsolceller
* Kosmetisk kemi
Läs mer

Matematik
* Analysera tal
* Lös en ”omöjlig integral”
* Analysera ett spel
Läs mer


Till sidans topp