Silizium-Solarzellen
Kurs für Schülergruppen

Experimente

• Aufnahme der Kennlinie einer Silizium-Solarzelle und Bestimmung des Maximal Power Points
• Messung zur Abhängigkeit der Leistung vom Einstrahlwinkel des Lichts
• Messung zur Abhängigkeit der Leistung von der Lichtstärke
• Messung der spektralen Empfindlichkeit der Silizium-Solarzelle

Zu Beginn des Kurses werden die Grundlagen zur Solarzelle behandelt. Hierbei besprechen wir zunächst den Halbleiter und gehen dann über die Diode - mit dem Beispiel der Leuchtdiode - zur Solarzelle. Wir befassen uns mit dem theoretisch möglichen und dem praktisch erzielbaren Wirkungsgrad und den Vor- und Nachteilen der Photovoltaik als regenerative Energiequelle.
Anschließend werden die Eigenschaften unserer Silizium-Solarzellen in verschiedenen Experimenten „erforscht“. Über die Messung der Strom-Spannungs-Kennlinie wird der „Maximal Power Point“ ermittelt. Die Abhängigkeit dieses Punktes maximaler Leistung von der Bestrahlungsstärke, und damit auch der Temperatur, werden hierbei ebenfalls thematisiert. Messungen zur Leistung für verschiedene Einstrahlwinkel zeigen sehr verständlich die Herausforderung für die Standortwahl von Photovoltaikanlagen auf z.B. Hausdächern oder Feldern. Schließlich rundet die Messung zur spektralen Empfindlichkeit der Silizium-Solarzelle diesen Kurs ab. Sie zeigt, dass das gesamte sichtbare Licht genutzt werden kann, um Strom zu erzeugen. Jedoch erzeugen energiereiche Photonen keinen höheren Strom als energiearme Photonen. 
Mit dieser neu gewonnenen Erkenntnis soll verdeutlicht werden, das noch viel Forschungsarbeit geleistet werden muss, um die Sonnenenergie durch Photovoltaikanlagen effizienter zu nutzen. Ein Ausblick in die aktuelle Forschung zeigt enorme Fortschritte und Optimierungsmöglichkeiten, die es zu einem spannenden Forschungsgebiet machen. 
Gern passen wir die Kursinhalte an Ihre Wünsche an. Nehmen Sie dazu Kontakt mit dem Team des Fachbereichs Physik auf.

Unterrichtsbezug

Sek. I: Elektrik II; Sek. II: Atomhülle, Übergang zu Quantenobjekten