Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen

Anhang 3: Experimente Z 3.4
Experiment 4.1.4:
Schalten Sie nun einen Widerstand als Verbraucher an die Solarzelle. Stellen Sie genügend
grosse Messbereiche an den Messgeräten ein. Messen Sie den Strom vor oder nach dem
Widerstand. Messen Sie zusätzlich die Spannung unmittelbar an der Solarzelle, denn das A-
Meter bildet auch einen Verbraucherwiderstand.
+
Solarzelle
I
U
R
-
Messung der Kennlinie (Charakteristik) einer Solarzelle
Sorgen Sie für eine konstante Beleuchtung, und machen Sie nun eine Messreihe mit verschiedenen
Widerständen. Notieren Sie für jeden Widerstand den Widerstandswert, die Stromstärke und
die Spannung auf das vorgesehene Blatt.
Beginnen Sie bei den Extremen:
• Machen Sie zuerst einen Kurzschluss, indem Sie den Widerstand durch ein Kabel ersetzen.
• Sorgen Sie sodann für Leerlauf, indem Sie den Stromkreis beim Widerstand unterbrechen.
Beschriften Sie nun die Achsen im vorgesehenen Diagramm.
Ergänzen Sie dann die Messreihe so, dass es Ihnen die zugehörigen Punkte im Diagramm
erlauben, eine vollständige Kurve zu zeichnen. Machen Sie keine arithmetische, sondern eine
geometrische Folge. Wählen Sie beispielsweise 1 Ω, 3 Ω, 10 Ω, 30 Ω, 100 Ω, 300 Ω. Die
optimalen Widerstände hängen vom Zellentyp, von der Beleuchtung und von der Temperatur ab.
Sie stellen fest, dass die Charakteristik einer Solarzelle stark von derjenigen anderer Strom-,
respektive Spannungsquellen abweicht.
Die Leistung einer Solarzelle
Viel Strom oder viel Spannung sind ja schön und gut; aber wichtig ist die Leistung P = U . I.
Berechnen Sie für Ihre Messpunkte je die Leistung, und wählen Sie in der y-Richtung einen
passenden Leistungsmassstab. Zeichnen Sie die Kurve mit der abgegebenen Leistung.
Sie sehen, dass bei einem bestimmten Lastwiderstand die abgegebene Leistung maximal ist.
Dieser Lastwiderstand hängt von der Beleuchtung und der Temperatur der Zelle ab. Markieren
Sie den Punkt mit maximaler Leistung: MPP = maximum power point. Übertragen Sie diesen
Punkt auch ins U-I-Diagramm.
Für grössere Solarzellen-Anlagen gibt es elektronische Geräte, die den Widerstand des Verbrauchers
an die Schwankungen der Lichtintensität anpassen und so die Anlage im MPP
betreiben können.
ETH-Leitprogramm Physik
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