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2026-07-28T13:43:39Z

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{{BR}}
= Einleitung =

Eine '''Solarzelle''' wandelt die Energie des Lichts direkt in elektrische Energie um. Der zugrunde liegende Vorgang heißt [[Photovoltaischer Effekt|photovoltaischer Effekt]]. Solarzellen sind Halbleiterbauelemente und liefern [[Gleichstrom]]. Viele einzelne Zellen bilden ein [[Solarmodul]], mehrere Module eine [[Photovoltaikanlage]].

In diesem aiMOOC lernst Du den Aufbau einer Silizium-Solarzelle, die Rolle des [[p-n-Übergang|p-n-Übergangs]], wichtige elektrische Größen und einfache Schulversuche kennen.

[[Datei:Monocrystalline polycrystalline silicon solarcell.jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=qMzTIXZeERc |500|center}}

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= Vom Licht zum elektrischen Strom =

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== Licht besteht aus Photonen ==

Licht kann als Strom von [[Photon|Photonen]] beschrieben werden. Ein Photon trägt die Energie

<math>E_\gamma=h\cdot f=\frac{h\cdot c}{\lambda}</math>

Dabei sind <math>h</math> das plancksche Wirkungsquantum, <math>f</math> die Frequenz, <math>c</math> die Lichtgeschwindigkeit und <math>\lambda</math> die Wellenlänge.

Kurzwelliges Licht besitzt pro Photon mehr Energie als langwelliges Licht. Wird ein Photon im Halbleiter absorbiert und ist seine Energie groß genug, kann es ein gebundenes Elektron anregen. Dabei entstehen ein bewegliches Elektron und ein zurückbleibendes [[Defektelektron|Loch]]. Dieses Paar heißt '''Elektron-Loch-Paar'''.

[[Datei:Solar Spectrum.png|500px|rahmenlos|center]]

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== Silizium als Halbleiter ==

[[Silizium]] ist ein [[Halbleiter]]. Seine elektrische Leitfähigkeit liegt zwischen der eines Leiters und der eines Isolators. Reines Silizium leitet bei Raumtemperatur nur begrenzt. Durch '''Dotierung''' werden gezielt wenige Fremdatome eingebaut:

# [[n-Dotierung|n-Dotierung]]: Fünfwertige Atome wie Phosphor stellen zusätzliche bewegliche Elektronen bereit.
# [[p-Dotierung|p-Dotierung]]: Dreiwertige Atome wie Bor erzeugen bewegliche Löcher.

Die Buchstaben n und p bedeuten nicht, dass die Schichten insgesamt elektrisch geladen sind. Beide Bereiche sind nach außen zunächst neutral. Sie unterscheiden sich durch die Art ihrer beweglichen Ladungsträger.

[[Datei:Comparison solar cell poly-Si vs mono-Si.png|500px|rahmenlos|center]]

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== Der p-n-Übergang ==

Werden eine p-dotierte und eine n-dotierte Schicht verbunden, diffundieren Elektronen und Löcher über die Grenzfläche. Einige rekombinieren. In der Nähe der Grenze bleiben ortsfeste geladene Dotieratome zurück. So entsteht eine an beweglichen Ladungsträgern verarmte '''Raumladungszone''' mit einem inneren elektrischen Feld.

Dieses Feld ist für die Solarzelle entscheidend: Es trennt neu erzeugte Elektron-Loch-Paare. Elektronen werden bevorzugt zu einer Seite, Löcher zur anderen Seite bewegt.

[[Datei:PnJunction-PV-E.PNG|500px|rahmenlos|center]]

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== Der photovoltaische Effekt in Schritten ==

# [[Absorption]]: Ein geeignetes Photon wird im Halbleiter aufgenommen.
# [[Elektron-Loch-Paar]]: Die Lichtenergie hebt ein Elektron in einen beweglichen Zustand.
# [[Ladungstrennung]]: Das elektrische Feld am p-n-Übergang bewegt Elektron und Loch in verschiedene Richtungen.
# [[Spannung]]: An den Kontakten entsteht eine elektrische Spannung.
# [[Stromkreis]]: Wird ein Verbraucher angeschlossen, fließen Elektronen durch den äußeren Stromkreis.

Nicht jedes erzeugte Elektron-Loch-Paar trägt zum Strom bei. Manche Ladungsträger rekombinieren, bevor sie die Kontakte erreichen. Außerdem wird Licht reflektiert oder besitzt eine ungeeignete Photonenenergie.

[[Datei:Effetphotovoltaic.jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=HH4NJs8sOCY |500|center}}

{{BR}}
= Aufbau einer Solarzelle =

Eine typische kristalline Silizium-Solarzelle enthält folgende Bestandteile:

{| class="wikitable"
! Bauteil
! Aufgabe
|-
| Frontkontakt
| Sammelt Elektronen und leitet sie in den äußeren Stromkreis.
|-
| Antireflexschicht
| Verringert die Reflexion des einfallenden Lichts.
|-
| n-dotierte Schicht
| Enthält viele bewegliche Elektronen.
|-
| p-n-Übergang
| Erzeugt das innere elektrische Feld zur Ladungstrennung.
|-
| p-dotierte Schicht
| Enthält viele bewegliche Löcher.
|-
| Rückseitenkontakt
| Schließt den elektrischen Stromkreis.
|}

Die feinen Metallkontakte auf der Vorderseite müssen zwei Anforderungen ausgleichen: Sie sollen Strom gut ableiten, aber möglichst wenig Licht abschatten.

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== Solarzelle, Modul und Anlage ==

Eine einzelne Silizium-Solarzelle liefert nur eine relativ kleine Spannung. Deshalb werden viele Zellen elektrisch verbunden und wetterfest zu einem Modul verpackt.

# [[Solarzelle]]: einzelnes Halbleiterbauelement
# [[Solarmodul]]: Verbund aus vielen Solarzellen
# [[Solargenerator]]: Zusammenschaltung mehrerer Module
# [[Wechselrichter]]: wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um
# [[Stromspeicher]]: kann erzeugte elektrische Energie zeitlich verschieben

[[Datei:From a solar cell to a PV system.svg|500px|rahmenlos|center]]

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= Elektrische Größen der Solarzelle =

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== Spannung, Stromstärke und Leistung ==

Die elektrische Leistung berechnet sich mit

<math>P=U\cdot I</math>

Dabei ist <math>P</math> die Leistung in Watt, <math>U</math> die Spannung in Volt und <math>I</math> die Stromstärke in Ampere.

Wichtige Betriebspunkte sind:

# '''Leerlaufspannung <math>U_\mathrm{OC}</math>''': Spannung bei offenem Stromkreis; der Strom ist null.
# '''Kurzschlussstrom <math>I_\mathrm{SC}</math>''': Strom bei nahezu null Volt.
# '''Maximum Power Point''': Betriebspunkt mit der größten Leistung.

Eine Solarzelle ist keine ideale Spannungsquelle. Strom und Spannung hängen voneinander, von der Beleuchtungsstärke und von der Temperatur ab.

[[Datei:Solar Cell I-V Curve Schematic.svg|500px|rahmenlos|center]]

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== Strom-Spannungs-Kennlinie und MPP ==

Für eine Kennlinie wird die Belastung schrittweise verändert. Zu jedem Widerstand werden Spannung und Stromstärke gemessen. Aus den Messwerten wird zusätzlich <math>P=U\cdot I</math> berechnet.

Am '''Maximum Power Point''', kurz [[Maximum Power Point|MPP]], ist das Produkt aus Spannung und Stromstärke am größten. Ein MPP-Regler in einer Photovoltaikanlage passt den elektrischen Arbeitspunkt so an, dass möglichst viel Leistung entnommen wird.

[[Datei:I-V Curve MPP.png|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=Ueu12Spbr54 |500|center}}

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== Wirkungsgrad ==

Der Wirkungsgrad beschreibt, welcher Anteil der eingestrahlten Leistung als elektrische Leistung nutzbar wird:

<math>\eta=\frac{P_\mathrm{el}}{P_\mathrm{ein}}\cdot 100\%</math>

Bei einer Bestrahlungsstärke <math>G</math> und einer beleuchteten Fläche <math>A</math> gilt näherungsweise:

<math>P_\mathrm{ein}=G\cdot A</math>

'''Beispiel:''' Eine Solarzelle mit <math>A=0{,}010\,\mathrm{m^2}</math> wird mit <math>G=800\,\mathrm{W/m^2}</math> bestrahlt. Sie liefert <math>U=0{,}50\,\mathrm{V}</math> und <math>I=2{,}4\,\mathrm{A}</math>.

<math>P_\mathrm{ein}=800\,\mathrm{W/m^2}\cdot 0{,}010\,\mathrm{m^2}=8{,}0\,\mathrm{W}</math>

<math>P_\mathrm{el}=0{,}50\,\mathrm{V}\cdot 2{,}4\,\mathrm{A}=1{,}2\,\mathrm{W}</math>

<math>\eta=\frac{1{,}2\,\mathrm{W}}{8{,}0\,\mathrm{W}}\cdot 100\%=15\%</math>

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=D05_eTYMkqw |500|center}}

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= Einflussgrößen =

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== Beleuchtungsstärke ==

Mit zunehmender Bestrahlungsstärke werden mehr Elektron-Loch-Paare pro Zeit erzeugt. Dadurch steigt vor allem die Stromstärke. Die Leerlaufspannung nimmt deutlich schwächer zu.

Wolken, Verschmutzung oder Schatten verringern die nutzbare Strahlungsleistung. Teilverschattung kann bei in Reihe geschalteten Zellen besonders stark wirken, weil die schwächste Zelle den Strom des gesamten Strangs begrenzen kann.

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== Einfallswinkel ==

Trifft Licht senkrecht auf die Zelle, wird die Fläche besonders gut ausgenutzt. Bei schrägem Einfall verteilt sich dieselbe Strahlung auf eine größere wirksame Fläche. Für ein vereinfachtes Modell gilt:

<math>P_\mathrm{Strahlung}\approx G\cdot A\cdot \cos(\alpha)</math>

Dabei ist <math>\alpha</math> der Winkel zwischen der Flächennormalen und der Strahlungsrichtung.

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== Temperatur ==

Eine höhere Zelltemperatur kann den Strom geringfügig erhöhen, senkt bei Siliziumzellen aber typischerweise die Spannung. Dadurch sinkt meist die maximal entnehmbare Leistung. Ein heller, kühler Tag kann deshalb für eine Solarzelle günstiger sein als ein ebenso heller, sehr heißer Tag.

[[Datei:Variation of I-V curve with temperatura and irradiance.jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Reihen- und Parallelschaltung =

{{BR}}
== Reihenschaltung ==

Bei einer Reihenschaltung addieren sich die Spannungen der einzelnen Zellen:

<math>U_\mathrm{ges}=U_1+U_2+\ldots+U_n</math>

Die Stromstärke ist in allen Zellen gleich. Eine stark verschattete oder beschädigte Zelle kann daher den gesamten Strang begrenzen.

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== Parallelschaltung ==

Bei einer Parallelschaltung addieren sich die Ströme:

<math>I_\mathrm{ges}=I_1+I_2+\ldots+I_n</math>

Die Spannung bleibt für die parallelen Zweige gleich. In realen Modulen werden Reihen- und Parallelschaltungen kombiniert.

[[Datei:Wiring symbols photovoltaic arrays.jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Materialien und Bauarten =

Kristallines Silizium ist ein verbreitetes Material für Solarzellen. Daneben existieren weitere Bauarten:

# [[Monokristalline Solarzelle|Monokristalline Zellen]] bestehen aus weitgehend einheitlich ausgerichtetem Siliziumkristall.
# [[Polykristalline Solarzelle|Polykristalline Zellen]] bestehen aus mehreren Kristallbereichen.
# [[Dünnschichtsolarzelle|Dünnschichtzellen]] verwenden sehr dünne Halbleiterschichten.
# [[Tandem-Solarzelle|Tandemzellen]] kombinieren mehrere Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Bandlücken.
# [[Organische Solarzelle|Organische Solarzellen]] nutzen kohlenstoffbasierte Halbleitermaterialien.

Die Bauarten unterscheiden sich unter anderem in Wirkungsgrad, Materialbedarf, Herstellungsverfahren, Gewicht, Flexibilität und Einsatzgebiet.

{{BR}}
= Geschichte und Anwendungen =

Der französische Physiker [[Alexandre Edmond Becquerel]] beobachtete 1839 einen frühen photovoltaischen Effekt. 1954 stellten Forschende der Bell Laboratories eine praktisch nutzbare Silizium-Solarzelle vor. 1958 nutzte der Satellit [[Vanguard 1]] Solarzellen zur Stromversorgung. Heute finden sich Solarzellen unter anderem auf Hausdächern, in Solarparks, Taschenrechnern, Messgeräten, Fahrzeugen und Raumfahrzeugen.

[[Datei:Edmond Becquerel by Nadar.jpg|300px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Vanguard 1.jpg|500px|rahmenlos|center]]

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= Experimente im Physikunterricht =

Verwende nur kleine Solarzellen oder Schulmodule. Öffne keine netzgekoppelte Photovoltaikanlage und arbeite nicht an deren Leitungen.

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== Versuch 1: Abhängigkeit vom Einfallswinkel ==

Du benötigst eine Solarzelle, eine Lampe, ein Voltmeter, ein Amperemeter oder Multimeter und einen festen Lastwiderstand.

# Halte Abstand und Lampenleistung konstant.
# Verändere nur den Winkel der Solarzelle.
# Miss für mehrere Winkel Spannung und Stromstärke.
# Berechne jeweils die Leistung.
# Stelle die Leistung gegen den Winkel grafisch dar.

Erwartung: Die Leistung ist bei annähernd senkrechtem Lichteinfall besonders groß.

{{BR}}
== Versuch 2: Strom-Spannungs-Kennlinie ==

Du benötigst eine Solarzelle, einen veränderlichen Widerstand, zwei Messgeräte und eine möglichst konstante Lichtquelle.

# Verändere den Lastwiderstand schrittweise.
# Miss für jede Einstellung Spannung und Stromstärke.
# Berechne die Leistung.
# Zeichne die Strom-Spannungs-Kennlinie.
# Bestimme den MPP aus dem größten Produkt <math>U\cdot I</math>.

{{BR}}
== Versuch 3: Reihen- und Parallelschaltung ==

Verbinde zwei möglichst gleiche Solarzellen zunächst in Reihe und danach parallel. Beleuchte beide gleichmäßig und vergleiche Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom. Verschattung einer Zelle zeigt, warum gleichmäßige Beleuchtung wichtig ist.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=nhdLlefdCqw |500|center}}

{{BR}}
= Häufige Fehlvorstellungen =

{| class="wikitable"
! Fehlvorstellung
! Korrektur
|-
| Eine Solarzelle speichert Energie.
| Eine Solarzelle wandelt Energie um. Ein Akku speichert elektrische Energie chemisch.
|-
| Wärme erzeugt den Solarstrom.
| Entscheidend ist absorbiertes Licht. Hohe Temperatur kann die Leistung sogar verringern.
|-
| Eine Solarzelle erzeugt Elektronen.
| Elektronen sind bereits im Material vorhanden und werden durch Licht in bewegliche Zustände angeregt.
|-
| n-dotiertes Silizium ist insgesamt negativ geladen.
| Die Schicht ist nach außen neutral, enthält aber viele bewegliche Elektronen.
|-
| Wirkungsgrad und Leistung sind dasselbe.
| Leistung ist umgesetzte Energie pro Zeit. Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Nutzleistung zu zugeführter Leistung.
|}

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Welche Energieumwandlung findet in einer Solarzelle statt?'''
(Strahlungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt)
(!Elektrische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt)
(!Chemische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt)
(!Bewegungsenergie wird in Kernenergie umgewandelt)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welches Material wird häufig für kristalline Solarzellen verwendet?'''
(Silizium)
(!Kupfer)
(!Holz)
(!Kochsalz)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was entsteht bei geeigneter Lichtabsorption im Halbleiter?'''
(Ein Elektron-Loch-Paar)
(!Ein Proton-Neutron-Paar)
(!Ein Magnetpolpaar)
(!Ein Schallwellenpaar)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aufgabe hat das elektrische Feld am p-n-Übergang?'''
(Es trennt Elektronen und Löcher)
(!Es speichert Sonnenlicht)
(!Es erzeugt Siliziumatome)
(!Es wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie berechnet man die elektrische Leistung?'''
(Spannung mal Stromstärke)
(!Spannung plus Stromstärke)
(!Widerstand mal Fläche)
(!Energie geteilt durch Spannung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bezeichnet der Maximum Power Point?'''
(Den Betriebspunkt mit größter elektrischer Leistung)
(!Den Punkt mit der höchsten Temperatur)
(!Den Punkt ohne Beleuchtung)
(!Den Punkt mit dem größten Widerstand unabhängig von Strom und Spannung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was addiert sich bei einer Reihenschaltung gleicher Solarzellen?'''
(Die Spannungen)
(!Die Flächen)
(!Die Temperaturen)
(!Die Wirkungsgrade)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was addiert sich bei einer Parallelschaltung gleicher Solarzellen?'''
(Die Stromstärken)
(!Die Frequenzen)
(!Die Bandlücken)
(!Die Einfallswinkel)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie wirkt sich stärkere Beleuchtung hauptsächlich aus?'''
(Die Stromstärke steigt)
(!Die Solarzelle wird zum Energiespeicher)
(!Die Ladungsträger verschwinden vollständig)
(!Die Gleichspannung wird zu Wechselspannung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welches Bauteil wandelt den Gleichstrom einer Photovoltaikanlage in Wechselstrom um?'''
(Wechselrichter)
(!Transformator ohne Elektronik)
(!Solarzelle)
(!Sicherung)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Photon || Lichtquant
|-
| Dotierung || gezielter Einbau von Fremdatomen
|-
| n-Schicht || viele bewegliche Elektronen
|-
| p-Schicht || viele bewegliche Löcher
|-
| Raumladungszone || Bereich mit innerem elektrischem Feld
|-
| Leerlaufspannung || Spannung bei offenem Stromkreis
|-
| Kurzschlussstrom || Strom bei nahezu null Volt
|-
| Maximum Power Point || Betriebspunkt größter Leistung
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Solarzellenphysik
|-
| '''Photonenergie'''
| Frequenz und Wellenlänge
|-
| '''Elektrische Leistung'''
| Spannung und Stromstärke
|-
| '''Eingangsleistung'''
| Bestrahlungsstärke und Fläche
|-
| '''Wirkungsgrad'''
| Nutzleistung und Eingangsleistung
|-
| '''Reihenschaltung'''
| Addition der Spannungen
|-
| '''Parallelschaltung'''
| Addition der Stromstärken

|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Silizium || Welcher Halbleiter wird häufig für kristalline Solarzellen verwendet?
|-
| Photon || Wie heißt ein Lichtquant?
|-
| Dotierung || Wie heißt der gezielte Einbau von Fremdatomen in einen Halbleiter?
|-
| Sperrschicht || Wie wird die Raumladungszone auch genannt?
|-
| Wechselrichter || Welches Gerät erzeugt aus Gleichstrom Wechselstrom?
|-
| Wirkungsgrad || Welche Größe vergleicht Nutzleistung und zugeführte Leistung?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Solarzelle+Physik </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Eine Solarzelle wandelt { Strahlungsenergie } direkt in elektrische Energie um. Das häufig verwendete Halbleitermaterial heißt { Silizium }. Lichtquanten werden als { Photonen } bezeichnet. Durch geeignete Lichtabsorption kann ein { Elektron-Loch-Paar } entstehen. In der n-dotierten Schicht sind viele bewegliche { Elektronen } vorhanden. In der p-dotierten Schicht bewegen sich vor allem { Löcher }. Am p-n-Übergang bildet sich eine { Raumladungszone }. Deren elektrisches Feld bewirkt die { Ladungstrennung }. Die elektrische Leistung berechnet man aus Spannung mal { Stromstärke }. Der Betriebspunkt der größten Leistung heißt { Maximum Power Point }. Bei einer Reihenschaltung addieren sich die { Spannungen }. Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom in { Wechselstrom } um.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===

# [[Solarzelle beschriften]]: Zeichne den vereinfachten Aufbau einer Solarzelle und beschrifte Frontkontakt, n-Schicht, Raumladungszone, p-Schicht und Rückseitenkontakt.
# [[Energieumwandlung erklären]]: Formuliere in fünf Sätzen, wie Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.
# [[Solarzellen im Alltag]]: Fotografiere oder skizziere drei Anwendungen von Solarzellen und beschreibe ihren Zweck.
# [[Fachbegriffe ordnen]]: Erstelle eine Begriffskarte mit Photon, Halbleiter, Dotierung, Elektron, Loch und Stromkreis.

{{BR}}
=== Standard ===

# [[Winkelversuch]]: Plane einen Versuch zum Einfluss des Einfallswinkels, erstelle eine Messwerttabelle und werte die Daten grafisch aus.
# [[Kennlinie aufnehmen]]: Miss eine Strom-Spannungs-Kennlinie eines Schulmoduls und markiere den Maximum Power Point.
# [[Reihen- und Parallelschaltung vergleichen]]: Untersuche zwei Solarzellen in beiden Schaltungsarten und erkläre die Unterschiede.
# [[Erklärvideo Solarzelle]]: Produziere ein zweiminütiges Lernvideo, in dem Du den p-n-Übergang mit einem selbst entwickelten Modell erklärst.

{{BR}}
=== Schwer ===

# [[Wirkungsgrad bestimmen]]: Bestimme experimentell den Wirkungsgrad einer kleinen Solarzelle und diskutiere die größten Messunsicherheiten.
# [[Verschattung untersuchen]]: Entwickle eine Messreihe zur Teilverschattung und erkläre die Wirkung auf Strom, Spannung und Leistung.
# [[Temperaturabhängigkeit analysieren]]: Untersuche bei möglichst gleicher Beleuchtung, wie sich die Zelltemperatur auf die Leistung auswirkt.
# [[Solarmodul planen]]: Entwirf eine Verschaltung aus Schulzellen für einen vorgegebenen Kleinverbraucher und begründe die Zahl der Reihen- und Parallelzweige.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Modellkritik zum p-n-Übergang]]: Beurteile die Aussage „Das elektrische Feld erzeugt die Elektronen“ und verbessere sie fachlich.
# [[Kennlinienvergleich]]: Zwei Kennlinien wurden bei unterschiedlicher Beleuchtung aufgenommen. Leite aus ihrer Form ab, welche Messung zur stärkeren Beleuchtung gehört.
# [[Verschattungsproblem]]: Erkläre, warum eine einzelne verschattete Zelle die Leistung eines Reihenschaltungsstrangs stark verringern kann, und nenne eine technische Gegenmaßnahme.
# [[Wirkungsgradrechnung]]: Entwickle aus Messwerten für Bestrahlungsstärke, Fläche, Spannung und Stromstärke einen vollständigen Rechenweg zur Wirkungsgradbestimmung.
# [[Anlagenkonzept]]: Entscheide für einen Kleinverbraucher, ob Solarzellen eher in Reihe, parallel oder kombiniert geschaltet werden sollten, und begründe Deine Entscheidung.
# [[Energievergleich]]: Vergleiche Solarzelle und Akku hinsichtlich Energieumwandlung, Energiespeicherung und elektrischer Funktion.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

# den Aufbau einer Silizium-Solarzelle fachsprachlich beschreiben kannst,
# die Entstehung der Raumladungszone und die Ladungstrennung erklären kannst,
# die Größen Spannung, Stromstärke, Leistung und Wirkungsgrad sicher verwendest,
# eine Strom-Spannungs-Kennlinie auswerten und den MPP bestimmen kannst,
# Reihen- und Parallelschaltung auf Solarzellen übertragen kannst,
# den Einfluss von Beleuchtung, Winkel, Temperatur und Verschattung begründen kannst,
# Messdaten übersichtlich darstellst und Messunsicherheiten reflektierst,
# Solarzelle, Solarmodul, Wechselrichter und Energiespeicher voneinander unterscheidest.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Solarzelle </iframe>

# [https://www.leifiphysik.de/elektronik/halbleiterdiode/grundwissen/silizium-solarzellen LEIFIphysik: Silizium-Solarzellen]
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/Solar_cell Wikimedia Commons: Solar cell]
# [https://de.wikipedia.org/wiki/P-n-%C3%9Cbergang Wikipedia: p-n-Übergang]
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik Wikipedia: Photovoltaik]

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Solarzelle - Physik]]'''
# [[Photovoltaischer Effekt]]
# [[Halbleiter]]
# [[Dotierung]]
# [[p-n-Übergang]]
# [[Elektrisches Feld]]
# [[Strom-Spannungs-Kennlinie]]
# [[Elektrische Leistung]]
# [[Wirkungsgrad]]
# [[Reihenschaltung]]
# [[Parallelschaltung]]
# [[Photovoltaik]]
|}

[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Elektrizitätslehre]]
[[Kategorie:Halbleiterphysik]]
[[Kategorie:Photovoltaik]]
[[Kategorie:Erneuerbare Energie]]
[[Kategorie:Schule]]
[[Kategorie:Sekundarstufe I]]
[[Kategorie:Sekundarstufe II]]
[[Kategorie:Klasse 8-10]]
[[Kategorie:Klasse 11-13]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Solarzelle - Physik - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt