Aufbau und Durchführung
Eine kleine Solarzelle wird mit einer Lampe bestrahlt. Durch Änderung des Abstands \(x\) kann die Lichtintensität am Ort der Solarzelle variiert werden. Die Belastung der Solarzelle kann durch ein Potentiometer (Verbraucher) verändert werden. Für verschiedene Bestrahlungsstärken werden die \(U\)-\(I\)-Diagramme aufgenommen. Auf diese Weise erhält man eine Kennlinienschar wie sie in Abb. 2 dargestellt ist.
Beobachtung
Die an Solarzellen abgreifbare Spannung ist abhängig vom Halbleitermaterial. Bei Silizium beträgt sie etwa \(0{,}5\,\rm{V}\). Die Klemmenspannung ist nur schwach von der Lichteinstrahlung abhängig, während die Stromstärke bei höherer Beleuchtungsstärke ansteigt. Bei einer \(100\,\rm{cm}^2\) großen Siliziumzelle erreicht die maximale Stromstärke unter Bestrahlung von \(1\,000\,\frac{\rm{W}}{\rm{m}^2}\) etwa einen Wert von \(2{,}2\,\rm{A}\). Sinkt die Bestrahlungsstärke so sinkt die Stromstärke proportional.
Aufgabe
Bestimme in Schritten von \(0{,}05\,\rm{V}\) für eine Bestrahlung von \(1\,000\,\frac{\rm{W}}{\rm{m}^2}\) die Leistung der Solarzelle.
Gib die Spannung an, bei der sich die maximale Leistung ergibt. Diesen Punkt nennt man MPP (Maximal Power Point).
Aufgabe
Berechne, wie groß der Widerstand des Verbrauchers sein muss, damit die Solarzelle bei einer Bestrahlungsstärke von \(1\,000\,\frac{\rm{W}}{\rm{m}^2}\) maximale Leistung bringt.
Aufgabe
Nun sinkt die Bestrahlungsleistung auf \(600\,\frac{\rm{W}}{\rm{m}^2}\).
Berechne, wie groß bei dem gerade berechneten Verbraucherwiderstand nun die abgegebene Leistung ist.
Berechne, wie viel \(\%\) der bei \(600\,\frac{\rm{W}}{\rm{m}^2}\) möglichen maximalen Leistung das ist.
Berechne, welchen Widerstand dazu der Verbraucher haben müsste.