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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 3 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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Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Ein Solarmodul liefert 12 V und 5 A. Welche Leistung gibt es ab?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 60 W.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P = U·I = 12 V·5 A = 60 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 60 W. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

P = U·I = 12 V·5 A = 60 W.

2. FrageMultiple Choice

Eine Solarzelle nimmt 500 W Strahlungsleistung auf und gibt 100 W elektrisch ab. Wie groß ist der Wirkungsgrad?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 20 Prozent.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: η = P_nutz/P_zu = 100 W/500 W = 0,20 = 20 %.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 20 Prozent. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

η = P_nutz/P_zu = 100 W/500 W = 0,20 = 20 %.

3. FrageMultiple Choice

Auf eine Modulfläche von 2 m² treffen 1000 W/m² Solarstrahlung. Wie groß ist die eingestrahlte Leistung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 2000 W.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P_zu = Einstrahlung·Fläche = 1000 W/m²·2 m² = 2000 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 2000 W. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

P_zu = Einstrahlung·Fläche = 1000 W/m²·2 m² = 2000 W.

4. FrageMultiple Choice

Ein Modul erhält 2000 W Strahlungsleistung und hat einen Wirkungsgrad von 20 %. Welche elektrische Leistung liefert es idealisiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 400 W.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P_el = η·P_zu = 0,20·2000 W = 400 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 400 W. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

P_el = η·P_zu = 0,20·2000 W = 400 W.

5. FrageMultiple Choice

Ein Solarmodul liefert 300 W bei 30 V. Wie groß ist der Strom?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 10 A.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: I = P/U = 300 W/30 V = 10 A.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 10 A. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

I = P/U = 300 W/30 V = 10 A.

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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.