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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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Solarzellen und Photovoltaik online üben

Test 2 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 ist der Kurzschlussstrom einer Solarzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Der Strom bei nahezu null Klemmenspannung..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Der Kurzschlussstrom I_sc wird gemessen, wenn die Anschlüsse direkt verbunden sind; die Klemmenspannung ist dabei nahezu null.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der Strom bei nahezu null Klemmenspannung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Der Kurzschlussstrom I_sc wird gemessen, wenn die Anschlüsse direkt verbunden sind; die Klemmenspannung ist dabei nahezu null.

2. FrageMultiple Choice

Was bedeutet Leerlaufspannung einer Solarzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Die Spannung ohne angeschlossene Last..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Leerlaufspannung U_oc liegt an, wenn kein äußerer Strom fließt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Spannung ohne angeschlossene Last.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Die Leerlaufspannung U_oc liegt an, wenn kein äußerer Strom fließt.

3. FrageMultiple Choice

Was bezeichnet der Maximum Power Point einer Solarzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Den Arbeitspunkt mit der größten elektrischen Leistung..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Am MPP ist das Produkt aus Zellspannung und Zellstrom maximal: P_MPP = U_MPP·I_MPP.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Den Arbeitspunkt mit der größten elektrischen Leistung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Am MPP ist das Produkt aus Zellspannung und Zellstrom maximal: P_MPP = U_MPP·I_MPP.

4. FrageMultiple Choice

Wie berechnet man die elektrische Leistung einer Solarzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: P = U·I.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die abgegebene elektrische Leistung ist das Produkt aus Klemmenspannung und Stromstärke.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet P = U·I. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Die abgegebene elektrische Leistung ist das Produkt aus Klemmenspannung und Stromstärke.

5. FrageMultiple Choice

Was beschreibt der Füllfaktor einer Solarzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Wie gut das Rechteck am Maximum Power Point die Kennlinienfläche ausfüllt..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Der Füllfaktor vergleicht U_MPP·I_MPP mit U_oc·I_sc und ist ein Maß für die Qualität der Kennlinie.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wie gut das Rechteck am Maximum Power Point die Kennlinienfläche ausfüllt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Der Füllfaktor vergleicht U_MPP·I_MPP mit U_oc·I_sc und ist ein Maß für die Qualität der Kennlinie.

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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.