Solarzellen und Photovoltaik sicher verstehen

Solarzellen wandeln einen Teil der Strahlungsenergie des Sonnenlichts direkt in elektrische Energie um. Mehrere Zellen werden zu Modulen und Anlagen verbunden.

Auf dieser Seite übst du photovoltaischen Effekt, p-n-Übergang, Reihen- und Parallelschaltung, Leistung, Energie, Wirkungsgrad, Wechselrichter, Speicher, Verschattung und Sicherheit.

So löst du Aufgaben zu Solarzellen und Photovoltaik

  1. Unterscheide Strahlungsleistung, elektrische Leistung und erzeugte Energie.
  2. Nutze P = U·I, E = P·t und η = Pab/Pzu mit passenden Einheiten.
  3. Ordne Reihen- und Parallelschaltung, Wechselrichter, Speicher und MPP-Tracker richtig zu.
  4. Prüfe Einstrahlung, Temperatur, Ausrichtung, Verschattung und sichere Trennung der Anlage.

4. Test

Solarzellen und Photovoltaik online üben

Test 4 zu Solarzellen und Photovoltaik mit 5 Aufgaben und verständlichen Lösungen.

Wähle pro Aufgabe eine Antwort aus. Öffne danach die Lösung, um Formel, Energieumwandlung, Systemkomponente und Sicherheitszusammenhang zu prüfen.

5 Fragen
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Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Bei welchem Einstrahlungswinkel trifft Sonnenlicht idealisiert am wirksamsten auf ein Modul?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Wenn die Strahlung möglichst senkrecht auf die Modulfläche trifft.

  1. Photovoltaikaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Solarzelle, Schaltung, Leistung, Energie, Systemtechnik oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Bei senkrechtem Einfall verteilt sich dieselbe Strahlungsleistung auf eine kleinere wirksame Fläche und die Ausbeute ist günstiger.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wenn die Strahlung möglichst senkrecht auf die Modulfläche trifft.. Achte auf Einheiten, Energiefluss, Einstrahlung und reale Verluste.

Bei senkrechtem Einfall verteilt sich dieselbe Strahlungsleistung auf eine kleinere wirksame Fläche und die Ausbeute ist günstiger.

2. FrageMultiple Choice

Warum kann Teilverschattung die Leistung eines Solarmoduls deutlich verringern?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Verschattete Zellen liefern weniger Strom und können in einem Reihenzweig den Gesamtstrom begrenzen.

  1. Photovoltaikaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Solarzelle, Schaltung, Leistung, Energie, Systemtechnik oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Bei Reihenschaltungen bestimmt die schwächste Zelle beziehungsweise der schwächste Teilstrang häufig den möglichen Strom.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Verschattete Zellen liefern weniger Strom und können in einem Reihenzweig den Gesamtstrom begrenzen.. Achte auf Einheiten, Energiefluss, Einstrahlung und reale Verluste.

Bei Reihenschaltungen bestimmt die schwächste Zelle beziehungsweise der schwächste Teilstrang häufig den möglichen Strom.

3. FrageMultiple Choice

Wie beeinflusst eine hohe Zelltemperatur die Leistung vieler kristalliner Silizium-Solarzellen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Die Spannung und damit die mögliche Leistung sinken typischerweise.

  1. Photovoltaikaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Solarzelle, Schaltung, Leistung, Energie, Systemtechnik oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Bei steigender Temperatur sinkt bei vielen Solarzellen die Leerlaufspannung stärker, als der Strom zunimmt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Spannung und damit die mögliche Leistung sinken typischerweise.. Achte auf Einheiten, Energiefluss, Einstrahlung und reale Verluste.

Bei steigender Temperatur sinkt bei vielen Solarzellen die Leerlaufspannung stärker, als der Strom zunimmt.

4. FrageMultiple Choice

Warum erzeugt eine Photovoltaikanlage nachts normalerweise keinen nennenswerten Strom?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Es fehlt die ausreichende Sonneneinstrahlung für den photovoltaischen Effekt.

  1. Photovoltaikaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Solarzelle, Schaltung, Leistung, Energie, Systemtechnik oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Ohne Licht werden in der Solarzelle nur sehr wenige zusätzliche Ladungsträger erzeugt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Es fehlt die ausreichende Sonneneinstrahlung für den photovoltaischen Effekt.. Achte auf Einheiten, Energiefluss, Einstrahlung und reale Verluste.

Ohne Licht werden in der Solarzelle nur sehr wenige zusätzliche Ladungsträger erzeugt.

5. FrageMultiple Choice

Was bewirkt ein einachsiger oder zweiachsiger Solartracker?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Er richtet die Modulfläche im Tagesverlauf günstiger zur Sonne aus.

  1. Photovoltaikaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Solarzelle, Schaltung, Leistung, Energie, Systemtechnik oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Durch die Nachführung kann die Einstrahlung auf die Modulfläche verbessert werden, allerdings benötigt die Technik selbst Energie und Wartung.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Er richtet die Modulfläche im Tagesverlauf günstiger zur Sonne aus.. Achte auf Einheiten, Energiefluss, Einstrahlung und reale Verluste.

Durch die Nachführung kann die Einstrahlung auf die Modulfläche verbessert werden, allerdings benötigt die Technik selbst Energie und Wartung.

Solarzellen und Photovoltaik FAQ

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Licht erzeugt in einem Halbleiter bewegliche Ladungsträger. Ein inneres elektrisches Feld trennt sie, sodass an den Anschlüssen eine Spannung und bei geschlossenem Stromkreis ein Strom entsteht.

Was macht ein Wechselrichter?

Er wandelt den Gleichstrom der Photovoltaikmodule in geeigneten Wechselstrom für Hausnetz oder öffentliches Netz um.

Warum sinkt der Ertrag bei Verschattung?

Verschattete Zellen liefern weniger Strom und können in einer Reihenschaltung den möglichen Strom des gesamten Strangs begrenzen.