Art. Nr.: 83663

Photovoltaik-Experimentiergerät 5.22

Fertiggerät
Solarmodul mit 2 Solarzellen
65,00 € netto **
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Das Photovoltaik- Experimentiergerät PV 5.22 besteht aus 2 identischen Solarzellen (0,6 V /0,88 A) mit jeweils + und - Anschlussbuchsen, die Zellen können einzeln getrennt oder in Reihenschaltung (mit Verbindungsstecker) verwendet werden. PV 5.22 ist speziell für Experimente mit dem Stativsystem oder üblichen Schulstativsystemen in der gymnasialen Oberstufe ab Klassenstufe 10 bis zum Abitur geeignet. Auch im berufsbildenden Schulwesen ist  PV 5.22 optimal einsetzbar.

Mit PV 5.22 lassen sich folgende Experimente im Freien im Sonnenlicht oder im Labor durchführen:

• Physikalische Messungen an einer Solarzelle, Bestimmung aller relevanten Messdaten.
• Bestimmung der Bestrahlungsstärke S des Lichts aus dem Kurzschlussstrom der kalibrierten Solarzelle.
• Physikalische Messungen an einer Reihenschaltung oder an einer Parallelschaltung von zwei Solarzellen.
• Gleichzeitige Messung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom bei verschiedenen Bestrahlungsstärken (Lichtintensität).

Mit diesen Experimenten lassen sich präzise, experimentell ermittelte Graphen zur Abhängigkeit des Solarzellenspannung, des Kurzschlussstroms und der Solarzellenleistung in Abhängigkeit von der Bestrahlungsstärke S des Lichts ermitteln.

Details

Solarzellen sind Energiewandler, sie wandeln die Strahlungsenergie des Sonnenlichts oder des Lichts künstlicher Lichtquellen in elektrische Energie um. Sie bestehen aus Halbleitermaterialien, Solarzellen für Anwendungen auf der Erde verwenden überwiegend den Halbleiter Silizium.
Solarzellen sind großflächige, lichtdurchlässige Halbleiterdioden, an der n- dotierten Seite, der Oberseite der Solarzelle, dringt das Licht ein, hier entsteht der Minuspol der Spannung. Die Leiter der Oberseite bilden ein Vorderseitenkontaktgitter mit dünnen, parallelen Silberstreifen, die an einem breiteren Silberband enden, wo der Strom abgenommen wird, dem „Busbar“. Die blau schimmernde Oberfläche ist die Antireflexschicht, sie verhindert die Reflexion des einfallenden Lichts.
Die Unterseite der Solarzelle ist ganzflächig metallisiert, es ist die p- dotierte Seite und ist der Pluspol der Solarzelle.
Die elektrische Spannung entsteht am p-n- Übergang des Halbleiters.
Für die Zukunft der Energieversorgung der Menschheit sind sie von großer Bedeutung, da die Energie der Sonne  eine unerschöpfliche, kostenlose Energiequelle für alle Menschen ist, und eine nachhaltige und umweltfreundliche Energiegewinnung ermöglicht. Bei der Bestrahlung einer Solarzelle mit Licht entsteht an ihren beiden elektrischen Polen plus (+) und Minus (-) eine elektrische Spannung U, beim Anschluss eines Verbrauchers fließt ein elektrischer Strom I, sie gibt wie andere Stromquellen (Steckdose, Akku, Batterie) eine elektrische Leitung P ab.

Lernziele

Die Schülerinnen und Schüler / Auszubildende sollen durch eigene Experimente mit PV 5.22:

• Die Gesetzmäßigkeiten von Spannung U, Stromstärke I und Leistung P  bei einer Solarzelle bestimmen und beurteilen können
• Die Gesetzmäßigkeiten von Spannung, Stromstärke und Leistung  bei einer Reihenschaltung von 2 Solarzellen bestimmen und beurteilen können
• Die Intensität der Strahlungsintensität S des Sonnenlichts/künstlichen Lichts durch I- Messungen berechnen und bewerten können
• Den Wirkungsgrad ? einer Solarzelle bestimmen und beurteilen können
• Die Stromdichte j einer Solarzelle bestimmen und bewerten können
• Die U(S)- Kennlinie einer Solarzelle aufnehmen und erklären können
• Die I(S)- Kennlinie einer Solarzelle aufnehmen und erklären können
• Die P(S)- Kennlinie einer Solarzelle aufnehmen und erklären können

Geeignet für

  • Das Solarmodul PV 5.22 ist für den Einsatz in der gymnasialen Oberstufe – Jahrgangsstufen 10 -13  entwickelt worden.
  • PV 5.22 kann auch in der beruflichen Ausbildung – Berufsschule BBS, Berufsakademie, Ausbildungsbetrieb - eingesetzt werden.

Technische Daten

Gemessen wurde bei einer Bestrahlungsstärke von 1000 W/m, AM 1,5 , T= 25°C (Internationale Normwerte)
1000 W/m² entsprechen einer Solarstrahlung  der strahlenden Sommersonne mittags bei blauem Himmel

Messgröße und Bezeichnung Zahlenwert und Maßeinheit für 1 Solarzellen-Modul Zahlenwert und Maßeinheit für 2 Solarzellen-Module in Reihenschaltung
Modulmaße Gesamtmodul SUSE 4.33 ----- 220 x 100 mm Frontseite 170 x 100 mm
Modulmaße des Solarzellen- Moduls 80 x 60 mm 240 x 60 mm
Material: Glasfasergewebe mit 2 Klebebändern, Zelle laminiert, deutsche Fertigung
Zellfläche A 24,5 cm² 49 cm²
Dicke der Solarzelle d 200 µm
Solarzellentyp Monokristalline Silizium- Solarzelle deutscher Fertigung
Leerlaufspannung Voc 600 mV 1,2 V
Kurzschlussstrom Isc 916 mA 916 mA
Wirkungsgrad ? 15,6 %
Stromdichte j 37,4 mA/cm²
Füllfaktor FF 73,8 %
Spannung im MPP UMPP 470 mV 940 m V
Stromstärke im MPP 830 mA
Elektrische Leistung P im MPP 395 mW 790 mW
Lieferumfang
  • Fertiggerät PV 5.22
  • didaktische Unterlage mit Bauanleitung und Experimenten