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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 9 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

Was ist der Unterschied zwischen Leerlaufspannung und Spannung am Maximum Power Point?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Die Leerlaufspannung liegt ohne Stromfluss an; am MPP werden Spannung und Strom gemeinsam für maximale Leistung gewählt..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: U_oc ist ein Kennlinienendpunkt ohne Last, während U_MPP zu einem Arbeitspunkt mit maximalem Produkt aus Spannung und Strom gehört.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Leerlaufspannung liegt ohne Stromfluss an; am MPP werden Spannung und Strom gemeinsam für maximale Leistung gewählt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

U_oc ist ein Kennlinienendpunkt ohne Last, während U_MPP zu einem Arbeitspunkt mit maximalem Produkt aus Spannung und Strom gehört.

2. FrageMultiple Choice

Ein Modul mit 1,5 m² Fläche hat bei 1000 W/m² einen Wirkungsgrad von 20 %. Welche Leistung liefert es idealisiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 300 W.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P_el = η·Einstrahlung·A = 0,20·1000 W/m²·1,5 m² = 300 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 300 W. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

P_el = η·Einstrahlung·A = 0,20·1000 W/m²·1,5 m² = 300 W.

3. FrageMultiple Choice

Zehn gleiche Module liefern jeweils 40 V und sind in Reihe geschaltet. Welche Spannung ergibt sich idealisiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 400 V.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Bei der Reihenschaltung addieren sich die Spannungen: U_gesamt = 10·40 V = 400 V.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 400 V. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Bei der Reihenschaltung addieren sich die Spannungen: U_gesamt = 10·40 V = 400 V.

4. FrageMultiple Choice

Vier parallele Modulstränge liefern jeweils 10 A. Wie groß ist der Gesamtstrom idealisiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 40 A.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Bei parallelen Strängen addieren sich die Ströme: I_gesamt = 4·10 A = 40 A.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 40 A. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Bei parallelen Strängen addieren sich die Ströme: I_gesamt = 4·10 A = 40 A.

5. FrageMultiple Choice

Eine PV-Anlage liefert 5 kW bei 250 V Gleichspannung. Wie groß ist der Strom idealisiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 20 A.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: I = P/U = 5000 W/250 V = 20 A.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 20 A. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

I = P/U = 5000 W/250 V = 20 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.