Wirkungsgrad einer Solarzelle
Aus den I–U-Kennlinien lesen Sie die Leistung im Maximum P_max ab und teilen durch die einfallende Leistung P_ein. Mitteln Sie den Wirkungsgrad η über mehrere Bestrahlungsstärken.
Ziel des Versuchs
Den mittleren Wirkungsgrad η = P_max / P_ein bestimmen und mit dem Modellwert von etwa 18 % vergleichen.
Geräte
- Solarzelle (Modul)
- Beleuchtungsquelle
- Spannungsmesser und Strommesser (I–U-Kennlinie)
Versuch
Theorie
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle ist η = P_max / (E · S), wobei P_max die Leistung im Maximum der I–U-Kennlinie, E die Bestrahlungsstärke und S die Fläche ist. In diesem Versuch setzt das Beleuchtungsmodell P_ein.
Durchführung
- Stellen Sie die relative Bestrahlungsstärke ein (Lampenabstand oder Bewölkung).
- Drücken Sie „Messwert speichern“: in die Zeile kommt ein Messwert η = P_max / P_ein mit kleinem Rauschen.
- Wiederholen Sie das für mindestens 6 Bestrahlungsstärken.
- Das Ergebnis ist das arithmetische Mittel der Spalte η. Vergleichen Sie mit dem Referenzwert des Modells und formulieren Sie die Schlussfolgerung.
Schlussfolgerung
Der mittlere Wirkungsgrad stimmt mit dem Eindiodenmodell der Zelle innerhalb der Toleranz überein. Wesentliche Fehlerquellen: Rauschen am Punkt maximaler Leistung und die Idealisierung gleichmäßiger Bestrahlung.