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Solarzellen, Photovoltaik und Wirkungsgrad sicher verstehen

Solarzellen wandeln Strahlungsenergie mithilfe des photovoltaischen Effekts in elektrische Energie um. Leistung, Wirkungsgrad, Kennlinie und Maximum Power Point helfen dabei, eine Anlage zu beurteilen.

Auf dieser Seite übst du außerdem Modulverschaltung, Verschattung, Temperatur, Wechselrichter, Batteriespeicher, Eigenverbrauch und die Leistungsberechnung von Photovoltaikanlagen.

So gehst du bei einer Photovoltaikaufgabe vor

  1. Notiere Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom und Wirkungsgrad.
  2. Nutze P = U·I und η = P_nutz/P_zu.
  3. Prüfe bei Modulen die Regeln für Reihen- und Parallelschaltung.
  4. Berücksichtige MPP, Temperatur, Verschattung und Systemverluste.
  5. Kontrolliere Einheit, Größenordnung und elektrische Sicherheit.

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1. Test

Solarzellen und Photovoltaik online üben

Test 1 zu Solarzellen und Photovoltaik mit 5 Aufgaben und verständlichen Lösungen.

Nutze P = U·I, η = P_nutz/P_zu, Regeln für Reihen- und Parallelschaltung sowie das Prinzip des Maximum Power Point.

5 Fragen
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Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Was wandelt eine Solarzelle hauptsächlich um?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Strahlungsenergie in elektrische Energie..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Durch den photovoltaischen Effekt erzeugt eine Solarzelle aus Licht eine elektrische Spannung und bei geschlossenem Stromkreis einen Strom.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Strahlungsenergie in elektrische Energie.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Durch den photovoltaischen Effekt erzeugt eine Solarzelle aus Licht eine elektrische Spannung und bei geschlossenem Stromkreis einen Strom.

2. FrageMultiple Choice

Wie heißt der physikalische Effekt, auf dem Solarzellen beruhen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Photovoltaischer Effekt..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Beim photovoltaischen Effekt lösen Lichtquanten in einem Halbleiter bewegliche Ladungsträger aus und trennen sie an einem Übergang.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Photovoltaischer Effekt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Beim photovoltaischen Effekt lösen Lichtquanten in einem Halbleiter bewegliche Ladungsträger aus und trennen sie an einem Übergang.

3. FrageMultiple Choice

Aus welchem Material bestehen viele Solarzellen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Aus einem Halbleiter wie Silizium..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Silizium besitzt geeignete elektrische Eigenschaften und wird in mono- oder polykristallinen Solarzellen häufig eingesetzt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Aus einem Halbleiter wie Silizium.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Silizium besitzt geeignete elektrische Eigenschaften und wird in mono- oder polykristallinen Solarzellen häufig eingesetzt.

4. FrageMultiple Choice

Was geschieht mit einem Photon, das in einer geeigneten Solarzelle absorbiert wird?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Es kann ein Elektron-Loch-Paar erzeugen..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Besitzt das Photon genügend Energie, kann es im Halbleiter Ladungsträger anregen und zur elektrischen Stromerzeugung beitragen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Es kann ein Elektron-Loch-Paar erzeugen.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Besitzt das Photon genügend Energie, kann es im Halbleiter Ladungsträger anregen und zur elektrischen Stromerzeugung beitragen.

5. FrageMultiple Choice

Welche zwei elektrischen Größen liefert eine Solarzelle direkt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Spannung und Strom..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Eine beleuchtete Solarzelle stellt eine elektrische Spannung bereit und kann bei angeschlossener Last einen Strom liefern.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Spannung und Strom.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Eine beleuchtete Solarzelle stellt eine elektrische Spannung bereit und kann bei angeschlossener Last einen Strom liefern.

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Solarzellen und Photovoltaik FAQ

Wie berechnet man die Leistung eines Solarmoduls?

Mit P = U·I. Für die eingestrahlte Leistung gilt außerdem P_zu = Einstrahlung·Fläche; der Wirkungsgrad verbindet zugeführte und elektrische Leistung.

Was ist der Maximum Power Point?

Der MPP ist der Arbeitspunkt der Kennlinie, an dem das Produkt aus Spannung und Strom maximal ist.

Für welche Klassen eignen sich die Übungen?

Die Seite richtet sich vor allem an Schülerinnen und Schüler der Klassen 9–12 und eignet sich zur Prüfungsvorbereitung und Vertiefung der Energie- und Halbleiterphysik.