Solarzelle#

Solarzellen wandeln Licht direkt in elektrische Energie um. In dieser Übung beantwortest du die wichtigsten Fragen zur Funktionsweise und zu den Kenndaten von Solarzellen.

  • Schwierigkeit: Leicht

  • Semester: 2-3

  • Material: kleine Solarzelle, variable Widerstände, Multimeter, Datenblatt

  • Abgabe: Quiz-Antworten und Messbericht (Dokument PDF oder Markdown)

Quiz#

  1. Was ist eine Solarzelle? Erkläre die Funktionsweise.

  2. Welche Arten von Solarzellen gibt es?

  3. Was sind die wichtigsten drei Kennwerte einer Zelle? Erkläre diese.

  4. Wie ist das Verhältnis von Strom und Spannung in einer Solarzelle?

  5. Was ist der MPP und wieso ist dieser wichtig?

  6. Warum arbeitet man im MPP und nicht bei I_SC oder U_OC? Erkläre mit dem Leistungsprodukt P = U · I.

Messübung#

  1. Lese aus einem echten Solarzellen-Datenblatt die Kennwerte U_OC, I_SC und P_MPP aus und notiere sie.

  2. Miss die Kennlinie einer Solarzelle: Variiere den Lastwiderstand von kurzschluss- bis leerlaufnah und messe jeweils U und I. Trage die Kennlinie (I über U) in ein Diagramm ein.

  3. Zeichne den MPP in das Diagramm ein (Maximum von P = U · I) und vergleiche mit dem Datenblattwert P_MPP.

  4. Erkläre, wieso die Zelle im MPP und nicht bei I_SC oder U_OC betrieben wird.

  5. Dokumentiere Messung und Ergebnisse in einem Messbericht.

Referenzen zum Lehrplan

Die folgenden Leistungskriterien (LK) und Lernziele (LZ) aus dem Bildungsplan FutureMEM stehen in Bezug zu dieser Aufgabe.

  • HKB 9999 a – Entwickeln von Ideen und Konzepten

    • HK 9999 a.02 – Ideen, Konzepte und Lösungen für elektronische Hard- oder Softwareproblemstellungen entwickeln

      • LK MEM 08 02 – Sie planen ihre Arbeit unter Einbezug naturwissenschaftlicher Aspekte und führen sie aus. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 8)

        • LZ_9497 – Sie unterscheiden die Begriffe Arbeit, Energie und Leistung. (Semester 3)

        • LZ_9498 – Sie zählen die verschiedenen Energieformen auf. (Semester 3)

        • LZ_9499 – Sie nennen die Einheiten für die Leistung und für die Energieformen. (Semester 3)

      • LK MEM 08 03 – Sie wenden bei der Bearbeitung technischer Problemstellungen mathematische Konzepte an. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 8)

        • LZ_11359 – Sie berechnen die elektrische Leistung verschiedener Verbraucher. (Semester 1)

  • HKB 9999 b – Entwickeln und Fertigen von elektronischer Hardware

    • HK 9999 b.01 – elektronische Schaltungen dimensionieren und das Schema entwickeln

      • LK ET b1 06 – Sie dimensionieren elektronische Komponenten. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 5, 8)

        • LZ_4147 – Sie unterscheiden Spannungs- und Stromquellen hinsichtlich ihres Innenwiderstands und ihres Verhaltens unter Last. (Semester 1)

        • LZ_1915 – Sie erklären und berechnen bei Erzeugern die Abhängigkeit der Klemmenspannung vom Laststrom. (Semester 1)

      • LK ET b1 07 – Sie erarbeiten klassische Grundschaltungen. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 5, 8)

        • LZ_1908 – Sie berechnen die Klemmenspannung bei Belastung. (Semester 1)

        • LZ_3850 – Sie erklären die Abhängigkeit der Klemmenspannung vom Laststrom. (Semester 1)

        • LZ_3855 – Sie berechnen die Leerlaufspannung und den Kurzschlussstrom aus der Lastkennlinie. (Semester 1)

        • LZ_5580 – Sie unterscheiden die Betriebsbedingungen Leerlauf, Belastung und Kurzschluss an der Lastkennlinie. (Semester 1)

        • LZ_3862 – Sie berechnen die Umwandlung von Quellen (Strom- und Spannungsquellen). (Semester 1)

      • LK ET b1 12 – Sie entnehmen aus technischen Datenblättern die relevanten Eigenschaften von Bauteilen. (üK · Semester 2, 3)

        • LZ_9062 – Sie suchen aufgrund der Bauteilbezeichnung das vom Hersteller herausgegebene Datenblatt und können damit die grundsätzliche Funktion des Bauteils herleiten. (Semester 3, 2)