Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Kapitel 4: Solarzellen 43
Lösungen zu den Aufgaben aus Kapitel 4
Lösung 4.1:
Konsultieren Sie notfalls die Abbildung 4.1:
Bestandteil
Anti-Reflexionsschicht
Front-Kontakt, fingerförmig,
aus Silber
n-Halbleiter, bloss ca.
0.2 µm dick
p-Halbleiter, ca. 0.3 mm
praktisch ganze Dicke
Rück-Kontakt, ganze
Fläche, aus Silber
Funktion
Verhindert, dass Licht von der Solarzelle reflektiert
wird. Dient der Verbesserung des Wirkungsgrades.
Dient der Stromleitung.
Bildet zusammen mit dem p-Halbleiter den p-n-
Übergang.
Bildet zusammen mit dem n-Halbleiter den p-n-
Übergang.
Dient der Stromleitung.
Lösung 4.2:
a) Lichtleistung auf die Zelle: P L = 10 -2 m 2 . 500 W/m 2 = 5 W.
Abgegebene elektrische Leistung: P E = U . I = 0.5 V . 1 A = 0.5 W.
Wirkungsgrad: h = P E / P L = 0.5 W / 5 W = 0.1 = 10 %.
b) Bei Serieschaltung addieren sich die Spannungen. Das ist gleich wie bei Flachbatterien (3 x
1.5 V = 4.5 V) oder bei der Autobatterie (6 x 2 V = 12 V).
c) Bei der Parallelschaltung addieren sich die Ströme. Parallelschaltung bewirkt das Gleiche wie
eine Vergrösserung der Zellenfläche.
Lösung 4.3:
a) Beim vorhandenen Licht liefert ein Solargenerator: P E = 55W . (600 W/1000W) = 33 W.
Für die verlangten 150 W benötigen Sie: 150 W / 33 W ≈ 4.5 also 5 Generatoren.
b) Allein die Solargeneratoren kosten mehr als der Kühlschrank. Dazu kommen die Leitungen.
Wie alle Verbraucher, die direkt mit Solarelektrizität gespiesen werden, muss dieser Kühlschrank
für 12 V Gleichspannung ausgelegt sein. Das ist die Variante, die für Camper hergestellt
wird, die ihr Gerät an der Autobatterie anschliessen möchten.
Ein Kühlschrank sprengt oft schon die Leistungsfähigkeit einer Kleinanlage. Realistisch ist
hingegen der Betrieb eines Radios, eines Laptops oder einer Beleuchtung mit Energiesparlampen
- wenn man das Licht nur dann braucht, wenn die Sonne scheint. Das mag für den Laptop im
Ferienhaus zutreffen ...
ETH-Leitprogramm Physik
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