Nanocrystalline Solar Cell Lab Activity:  
Teacher Instructions & Answer Key 
Nanocrystalline solar cells provide a flexible and relatively inexpensive alternative to 
traditional silicon-based solar cells. Whereas the manufacturing of traditional solar cells 
is a time-consuming process that involves expensive equipment, the manufacturing of 
nanocrystalline solar cells is a simpler process that you can actually do in your classroom. 
In this lab activity your students will build a nanocrystalline solar cell and use it to 
generate electricity. Students should work in groups on this lab. 
Overview 
This laboratory procedure will demonstrate the operating principles of the nanocrystalline 
solar cell and those of photosynthesis. The objectives of the experiment over the next two 
days are to:  
• Deposit the TiO
2
nanocrystalline ceramic film on conductive glass. 
• Extract a natural dye. 
• Determine how the physical and electronic coupling of an organic compound to an 
oxide semiconductor can occur via complexation and chelation. 
• Determine the characteristics of the assembled photoelectrochemocal cell and to 
compare this output to the chemical processes occurring in photosynthesis found in 
green plants. 
The materials for this lab are contained in a kit that is available through the Institute for 
Chemical Education. The kit, “Nanocrystalline Solar Cell Kit–Recreating 
Photosynthesis,” contains both materials and instructions to build a set of solar cells in 
your classroom [1]. Information how to order the kit can be found at 
http://ice.chem.wisc.edu/catalogitems/ScienceKits.htm#SolarCell  
This lab activity is typically a two-day process. If you have two days of classroom time, 
you can follow the instructions contained in the kit itself. If you only have one class 
period (50 minutes) to devote to this lab, you can prepare some of the materials ahead of 
time (e.g., doing some of the tasks that the students would typically do on the first day). 
Regarding procedure, you have two options. One option is to follow the instructions 
contained in the kit itself. This procedure is very thorough, but may be best suited for 
more advanced students (e.g., students with a few years of science background).  
Alternately, you can follow the instructions below, a somewhat simplified version of the 
procedure in the kit. The procedure below is intended for more novice students (e.g., 
introductory science students).  
In either case, if you are interested in making this a one-day lab, simply prepare the day-
one materials (e.g., TiO
2
suspension, deposition of the TiO
2
film) ahead of time and then 
have your students follow the day-two procedure in class. 
2-T35
Pdf to powerpoint conversion - C# Create PDF from PowerPoint Library to convert pptx, ppt to PDF in C#.net, ASP.NET MVC, WinForms, WPF
Online C# Tutorial for Creating PDF from Microsoft PowerPoint Presentation
pdf to ppt converter online for large; converting pdf to ppt
Pdf to powerpoint conversion - VB.NET Create PDF from PowerPoint Library to convert pptx, ppt to PDF in vb.net, ASP.NET MVC, WinForms, WPF
VB.NET Tutorial for Export PDF file from Microsoft Office PowerPoint
convert pdf slides to powerpoint; and paste pdf to powerpoint
Caution 
Throughout both days of the lab, do not touch the face of the glass plates. Oils from 
fingers will contaminate the surfaces, and could cause your solar cell to fail. Hold the 
glass plates with tweezers or by the edges of the glass. 
Materials: Day One 
In your kit:  
• Goggles  
• 2 conductive, tin dioxide-coated 
transparent glass plates   
• Tweezers 
• Glass stirring rod 
• Chem Wipe tissues 
• Ethanol dropper 
• Portable flame burner 
• Ring stand 
• Ceramic triangle 
• Petri dish 
• Ziploc bag 
• Timer 
Teacher has: 
• Multimeter 
• Transparent tape 
• TiO
2
suspension 
• Permanent marker 
Procedure: Day One 
Groups will be assigned, and each person in the group will be responsible for specific 
procedures. The group must work together to do all procedures in order.  
1. Clean both glass plates by rinsing them with a couple drops of ethanol and drying 
with a chem wipe. 
2. a. Use a multimeter set to ohms to determine conductive side of each plate. The 
reading should be between 10 and 30 ohms. 
b. Place plates on the tabletop with one conductive-side-up and one conductive-side-
down. Mark which one is conductive-side-up so your partners can see it and set both 
right next to each other as in the figure below. 
conductive-side-up 
conductive-side-down 
3. a. Get three strips of transparent tape (2 pieces 7 cm long, 1 piece 5cm long). 
b. Tape the plates in place on the tabletop so you have a taped edge NOT MORE 
THAN 1mm wide on the LONGER EDGES. Place the shorter piece of tape across 
the top of the conductive-side-up plate, overlapping the tape 4-5 mm along the top 
edge. 
2-T36
Online Convert PowerPoint to PDF file. Best free online export
area. Then just wait until the conversion from Powerpoint to PDF is complete and download the file. The perfect conversion tool.
convert pdf to ppt online without email; change pdf to ppt
C# powerpoint - PowerPoint Conversion & Rendering in C#.NET
And detailed C# demo codes for these conversions are offered below. C# Demo Codes for PowerPoint Conversions. PowerPoint to PDF Conversion.
chart from pdf to powerpoint; convert pdf back to powerpoint
4. a. Get drops of TiO
2
from the teacher. 
b. Quickly smear the conductive-side-up plate with TiO
2
by sliding a horizontal glass 
rod across the TiO
2
drops. Slide the rod back and forth the 2-3 times WITHOUT 
LIFTING IT OFF THE PLATE. If the TiO
2
coating looks uneven, or if it doesn’t 
cover the whole conductive plate, undo the setup and clean both plates again with 
ethanol and start again. 
5. Set up the ringstand, triangle, and burner. 
6. Adjust the ringstand so that it is positioned right at the tip of the burner flame. 
7. Remove the tape. Using the timer, let the conductive plate dry off for 1 minute. 
8. Pick up the non-coated plate and wash it off. 
9. Test the ringstand set up for size and distance from flame using the non-coated plate. 
10. Place the coated conductive plate on the triangle with the coated side facing up. 
11. Light the burner separate from the ringstand setup, and then move it under the ring 
and plate. 
12. Start the timer and watch the setup for 10-15 minutes. On the next page, record what 
happens to your coated plate over the 10-15 minutes it is above the flame. 
13. Use a permanent marker to write all group member names on the ziplock bag.  
14. After 10-15 minutes, extinguish the flame.  
15. Make sure nobody touches or moves the hot glass plate! Start the timer and let the 
plate cool for 10-15 minutes. 
16. While you are waiting for the hot glass plate to cool, put the (cool) non-coated plate 
in the ziplock bag. 
17. After 10-15 minutes of cooling, carefully place the coated plate in the ziplock bag. 
Observations 
Describe what happens to your coated plate over the 10-15 minutes it is above the flame. 
After applying the TiO
2
drops, which was kind of a pasty white material, and then letting it sit 
over the flame for 15 minutes, it slowly “baked” onto the slide, forming a somewhat clear 
coating so you could actually see though the slide. 
Look for students to note any qualitative changes in the TiO
2
during/after heating. 
Record any other changes your group made to the procedure.  Did every step go smoothly?  Why 
or why not? 
Possible student responses include: changes to the process of spreading TiO
2
on the slide, notes 
on how/why they tested the ringstand size/distance from flame, and any mistakes/restarts. Look 
for student engagement with the lab procedure and willingness to modify it as needed. 
2-T37
.NET PDF Document Viewing, Annotation, Conversion & Processing
XDoc.PDF SDK for .NET. RasterEdge XDoc.PDF for .NET is a professional .NET PDF solution that provides complete and advanced PDF document processing features.
convert pdf file to powerpoint presentation; add pdf to powerpoint presentation
VB.NET PDF Converter Library SDK to convert PDF to other file
Conversion of MS Office to PDF. This guide give a series of demo code directly for converting MicroSoft Office Word, Excel and PowerPoint document to PDF file
how to add pdf to powerpoint; image from pdf to ppt
Questions 
1. What is (define) a semiconductor?   
Semiconductors are solid materials with a level of electrical conductivity between that of 
insulators and conductors. They are used in computer chips and solar cells because of their 
ability to control electrical currents. 
Look for whether students mention both insulation and conduction related properties AND that 
semiconductors are used extensively in electronic type devices due to their ability to control the 
flow of electrons through them. 
2. What is the semiconductor in the nanocrystalline solar cell? 
Titanium dioxide is a semiconductor, which enables the electrons to move away (conduct) from 
the dye molecules and into the circuit. Once the electrons move through the load (like a light 
bulb, motor, or multimeter) and to the bottom conductive plate, an iodide solution carries the 
electrons back to the dye molecules. 
2-T38
C# PDF Converter Library SDK to convert PDF to other file formats
C#.NET PDF - PDF Conversion & Rendering SDK for C#.NET. A best C# PDF converter control for adobe PDF document conversion in Visual Studio .NET applications.
pdf to ppt converter; pdf to powerpoint
C# PDF Convert: How to Convert MS PPT to Adobe PDF Document
C# PDF Convert: How to Convert MS PPT to Adobe PDF Document. Provide Free Demo Code for PDF Conversion from Microsoft PowerPoint in C# Program.
pdf conversion to powerpoint; export pdf into powerpoint
Materials: Day Two 
In your kit:  
• Goggles  
• YOUR 2 conductive, tin dioxide-coated 
transparent glass plates. One is already 
coated with TiO
and the other is clean. 
• Tweezers 
• Chem. Wipe tissues 
• Ethanol dropper 
• Deionized water dropper 
• Petri dish 
• Q-tips 
• (2) Binder clips 
• (2) Different-colored sets of alligator clips 
Teacher has: 
• Multimeter 
• Graphite pencil (carbon 
catalyst) 
• TiO
2
suspension 
• Iodide dropper 
• Test loads 
Procedure: Day Two 
Groups will be assigned, and each person in the group will be responsible for specific 
procedures. The group must work together to do all procedures in order.  
1. Obtain a few drops of anthocyanin (from blackberries) dye from the teacher. Place 
enough dye in the Petri dish to cover the entire bottom of your coated glass plate. 
2. Place the TiO
2
coated plate (the electrode) in the Petri dish so that the coated side is 
facing down and sitting in dye.  
3. Begin timing 10 minutes. The plate must remain in the dye for 10 minutes. 
4. While the coated plate is soaking, prepare the uncoated plate by washing it with 
ethanol. 
5. Use the multimeter to determine the conductive side of the uncoated plate. 
6. Use the special graphite pencil provided to apply a light carbon film to THE ENTIRE 
CONDUCTIVE SIDE of the plate by rubbing the pencil gently over the entire 
surface. Set this plate aside. 
7. Once the TiO
2
plate (the electrode) has soaked for 10 minutes, carefully lift it out of 
the Petri dish. 
8. Rinse the plate with a couple of drops of deionized water, then with a couple of drops 
of ethanol.  
9. Once the electrode plate is completely dry, place it on the tabletop so that the TiO
2
surface is facing up. 
10. Carefully place the carbon-coated plate (the counter electrode) on top of the TiO
2
plate (the electrode) so that the conductive side (pencil-covered side) faces the TiO
2
film. 
11. Gently place the to electrodes so that they DO NOT line up exactly! All of the TiO
2
should be covered by the top plate, but the thickest uncoated edge (made yesterday 
with tape) is exposed or hanging over. 
2-T39
C# PDF Convert: How to Convert Word, Excel, PowerPoint, Tiff
In addition to Word and Excel, Office PowerPoint is also supported by our SDK. Please click to see detailed C# programming demo for PPT to PDF conversion.
convert pdf to powerpoint with; how to convert pdf into powerpoint presentation
VB.NET PowerPoint: Complete PowerPoint Document Conversion in VB.
resolution, bit depth, scaling, etc. Implement Conversion from PowerPoint to PDF in VB.NET, Converting PowerPoint document to PDF
convert pdf pages into powerpoint slides; pdf to ppt converter
12. Once in this proper position, carefully pick up the assembly and place the two binder 
clips on the longer edges to hold the plates together. 
13. Obtain a few drops of iodide (electrolyte) from the teacher. The iodide (electrolyte) 
should be placed at one overlapping edge, allowing it to be drawn between the plates 
by capillary action. Make sure the entire stained portion of the plate is covered with 
iodide (electrolyte). 
14. Use tissue or Q-tip to wipe off any excess iodide (electrolyte) that remains on the 
outside of the assembly. 
15. YOU’RE READY TO TEST YOUR SOLAR CELL! 
The solar cell can be hooked up to the multimeter or a device needing power by 
attaching the alligator clips. The negative electrode is the plate coated with TiO
2
, and 
should be attached to the black (-) wire. The counter electrode is  (+) and should be 
connected to the red wire. Complete the observation questions below. 
Observations 
1. Connect one solar cell directly to the multimeter. What is the 
maximum voltage (volts) across the solar cell, as measured by the 
multimeter?  
Will depend on 
individual cell 
volts 
2. What is the maximum current in milliamps (mA) through one solar 
cell, as measured by the multimeter? 
Will depend on 
individual cell 
mA 
3. Connect two cells in a series. What is the voltage of two cells 
connected in series? 
Roughly 2 times 
the voltage in #1 
volts 
4. What is the current through two cells connected in series? 
Roughly 2 times 
the current in #2 
mA 
5 What loads did you attempt to run using your solar cell as the power source? 
Loads here refer to any external device the student tried to power using the solar cell. Some 
possible responses include a light bulb, a small motor, and the multimeter (small load to detect 
current/voltage). 
6. Which loads were run successfully using your solar cell as the power source?  
Look for list of lower amperage devices since the cell generates a very small current. This list 
will depend on the devices provided to the student by the teacher for the lab since the kit itself 
doesn’t include any devices. 
2-T40
C# powerpoint - Convert PowerPoint to PDF in C#.NET
PowerPoint to PDF Conversion Overview. RasterEdge XDoc.PowerPoint empowers your C#.NET application with advanced PowerPoint to PDF conversion functionality.
adding pdf to powerpoint slide; change pdf to ppt
C# Windows Viewer - Image and Document Conversion & Rendering in
CSV Document Conversion. RasterEdge Windows Viewer SDK provides how to convert TIFF: Convert to PDF. Convert to Various Images. PDF Document Conversion.
how to convert pdf to powerpoint in; how to convert pdf slides to powerpoint
Analysis 
1. Create a sketch of your solar cell in the box below.  Include labels for the following: 
• Conductive sides of the plates 
• Non-conductive sides of the plates 
• TiO
2
layer 
• Anthocyanin dye 
• Iodide 
• Positive 
• Negative electrode 
• Positive electrode 
2. Write a few lines about what you learned and the relationship between photosynthesis and 
solar energy.  
In the nanocrystalline solar cell, the process of converting sunlight into electricity is similar to 
the process of photosynthesis in that they both use light as input and convert it into another form 
of energy. In photosynthesis, light energy is used to ultimately make glucose, but it does generate 
a flow of electrons (basically electricity) down an electron transport chain. Both the 
nanocrystalline solar cell and photosynthesis rely on organic materials to absorb photons and 
release electrons: in the nanocrystalline cell it is the anthocyanin dye; in photosynthesis it is the 
pigment chlorophyll.  
Check to see if the student points out that in photosynthesis, sunlight is converted to electricity in 
part of the process, and that an organic material – chlorophyll – is the key ingredient that absorbs 
photons and releases electrons. 
3. What parts (if any) of the procedures from day one or day two were difficult to understand or 
complete? Explain why you felt it was difficult and what (if anything) could have made it easier. 
Look for any responses related to the procedure and/or concepts from either day. Since making 
the actual nanocrystalline cell is a detailed and fairly precise process, student may have found 
that parts of the creation of the cell were difficult and may have had to repeat part of the process. 
For each statement about difficulties, look for a statement on how to make things easier. 
References 
[1] http://ice.chem.wisc.edu/catalogitems/ScienceKits.htm#SolarCell 
Conductive side 
Non-conductive side 
Non-conductive side 
TiO
2
layer 
Anthocyanin dye 
Iodide (fills space 
between the two plates) 
LOAD 
Negative electrode 
Positive electrode 
2-T41
Name__________________________________ Date______________________ Period ______  
Reflecting on the Guiding Questions: Teacher Instructions 
The following questions focus on some of the main science ideas of the unit. This worksheet is 
intended as a formative assessment before students begin the nanocrystalline lab for you and 
your students to get a sense of understanding of the content of the unit. 
Think about the activity you just completed. What did you learn that will help you answer the 
guiding questions? Jot down notes in the spaces below. 
1. What are some current energy issues facing the world today? 
What I learned in this activity: 
What I still want to know: 
2. What are alternative, clean energy sources? How might they help our energy issues? 
What I learned in this activity: 
What I still want to know: 
3. How do silicon-based solar cells work? How do nanocrystalline solar cells work? 
What I learned in this activity: 
What I still want to know: 
2-T42
Lesson 2: 
Solar Energy and Nanoscience 
Student Materials 
Contents 
• Silicon and Nanocrystalline Solar Cell Animations: Student Instructions 
• Nanocrystalline Solar Cell Lab Activity: Student Instructions & Worksheet  
• Reflecting on the Guiding Questions: Student Worksheet 
2-S1
Name__________________________________ Date______________________ Period ______  
Silicon and Nanocrystalline Solar Cell Animations:  
Student Instructions 
Introduction 
Every day, the amount of “solar energy” (energy from the sun) hitting the Earth is enough 
to satisfy the annual energy needs of our whole planet many times over. Although the 
direct application of solar energy is helpful for things like heating water or drying 
clothes, we can gain considerably more benefit by converting solar energy into other 
forms of energy that we can use. 
One very helpful conversion is from solar energy into electrical energy. A device that can 
do this conversion is called a solar cell. In this activity you will view an interactive 
animation that shows how two types of solar cells work––both nano-based, dye-
sensitized solar cells and single-crystal silicon solar cells––and how they provide 
electricity for powering a device (in this case a light bulb). 
Open the animation file as instructed by your teacher and explore the animations using 
different solar cell types and light intensities. After you’ve explored the animations a bit, 
work through the questions below. 
Viewing the Animations Online:  
To view the animations, have your students navigate to the Clean Energy Materials web 
page at http://nanosense.org/activities/cleanenergy/solarcellanimation.html. 
Downloading the Animations:  
If you have a slow Internet connection or want to have a copy of the animation on your 
computers for offline viewing, follow the directions at 
http://nanosense.org/activities/cleanenergy/solarcellanimation.swf to download the file. 
To view the animation, simply open the file “solarcellanimation.swf” in your web 
browser. 
2-S2
Documents you may be interested
Documents you may be interested