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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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5. Test

Solarzellen und Photovoltaik online üben

Test 5 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

Wie beeinflusst eine größere Einstrahlung meist den Kurzschlussstrom?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Der Kurzschlussstrom steigt ungefähr mit der Einstrahlung..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Mehr Licht erzeugt mehr Ladungsträger; der Strom steigt in einem geeigneten Bereich näherungsweise proportional.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der Kurzschlussstrom steigt ungefähr mit der Einstrahlung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Mehr Licht erzeugt mehr Ladungsträger; der Strom steigt in einem geeigneten Bereich näherungsweise proportional.

2. FrageMultiple Choice

Wie sollte ein Solarmodul für hohen Jahresertrag grundsätzlich ausgerichtet sein?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Möglichst lange und möglichst senkrecht zur einfallenden Sonnenstrahlung..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Ausrichtung und Neigungswinkel beeinflussen, wie viel Strahlung die Modulfläche über den Tages- und Jahresverlauf aufnimmt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Möglichst lange und möglichst senkrecht zur einfallenden Sonnenstrahlung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Ausrichtung und Neigungswinkel beeinflussen, wie viel Strahlung die Modulfläche über den Tages- und Jahresverlauf aufnimmt.

3. FrageMultiple Choice

Was versteht man unter diffuser Solarstrahlung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Strahlung, die aus verschiedenen Richtungen durch Streuung am Himmel eintrifft..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Auch bei bewölktem Himmel erreicht diffuse Strahlung das Modul, allerdings meist mit geringerer Intensität.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Strahlung, die aus verschiedenen Richtungen durch Streuung am Himmel eintrifft.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Auch bei bewölktem Himmel erreicht diffuse Strahlung das Modul, allerdings meist mit geringerer Intensität.

4. FrageMultiple Choice

Wie wirkt sich eine hohe Modultemperatur typischerweise auf die Spannung aus?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Die Spannung sinkt meist..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Bei vielen Silizium-Solarzellen sinkt die Leerlauf- und Arbeitsspannung mit steigender Zelltemperatur.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Spannung sinkt meist.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Bei vielen Silizium-Solarzellen sinkt die Leerlauf- und Arbeitsspannung mit steigender Zelltemperatur.

5. FrageMultiple Choice

Welchen Vorteil bietet ein Nachführsystem für Solarmodule?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Es kann die Ausrichtung zur Sonne verbessern und dadurch den Ertrag erhöhen..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Ein Tracker richtet die Modulfläche im Tagesverlauf günstiger aus, verursacht aber zusätzlichen Aufwand und Energiebedarf.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Es kann die Ausrichtung zur Sonne verbessern und dadurch den Ertrag erhöhen.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Ein Tracker richtet die Modulfläche im Tagesverlauf günstiger aus, verursacht aber zusätzlichen Aufwand und Energiebedarf.

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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.