Lernplattform für Amateurfunk

Photovoltaik

Eine Solarzelle wandelt die optische Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie um. Damit hat man eine neue Spannungsquelle gefunden, die auch im Amateurfunk genutzt werden kann.

Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. 1) Kurze Zusammenfassung: Eine horizontale Leitung wird in der Mitte von einer senkrechten Linie mit zwei schrägen Pfeilen darauf gekreuzt; rechts an der Leitung sitzt ein kleines, schwarzes Rechteck. 2) Detaillierte Beschreibung: Auf weißem Hintergrund verläuft eine dünne horizontale Linie von links nach rechts. In der Bildmitte steht eine dünne senkrechte Linie, die die horizontale Leitung kreuzt; die Senkrechte ragt oben und unten etwas über die Waagerechte hinaus. Von rechts oben kommen zwei kurze, schräg nach links unten gerichtete Pfeile und zeigen auf den oberen Bereich der senkrechten Linie. Direkt rechts neben der Senkrechten befindet sich auf der horizontalen Leitung ein kurzes, schmaleres, schwarzes, vertikales Rechteck. Weitere Symbole, Beschriftungen oder Werte sind nicht vorhanden.
Abbildung NEA-10.7.1: Schaltzeichen Photoelement (Solarzelle)

Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. Kurzzusammenfassung: Schaltbild mit mehreren in Reihe geschalteten Solarzellen in vier parallelen Zweigen zwischen einer oberen und unteren Sammelschiene; rechts ist eine Last eingezeichnet, daneben sind Spannung U und Strom I markiert. Detaillierte Beschreibung: Oben und unten verläuft je eine durchgehende Leiterbahn (Sammelschiene) mit mehreren schwarzen Verbindungspunkten; ganz rechts enden beide Leiterbahnen jeweils in einem kleinen offenen Anschlusskreis. Dazwischen sind vier senkrechte Stränge eingezeichnet. Jeder Strang besteht aus mehreren identischen Solarzellen‑Symbolen (zwei kurze, parallele Platten) mit zwei kleinen Pfeilen, die von rechts auf die Platten zeigen. Der linke Strang ist als lange Reihenschaltung dargestellt; in seiner Mitte steht „30 St.“ mit einer gestrichelten Senkrechten, die die ausgelassenen Bauteile andeutet; links unten neben diesem Strang steht „0,6 V“. Links oben zeigt ein nach oben gerichteter Strompfeil mit der Beschriftung „1 A“. Über drei der Stränge sind an der oberen Sammelschiene kleine, schwarz ausgefüllte, nach oben zeigende Dreiecke an den Knoten eingezeichnet. In den drei rechten Strängen verlaufen zusätzlich gestrichelte senkrechte Linien von einzelnen Zellen zur unteren Sammelschiene. Rechts außerhalb des Zellfeldes markiert eine lange geschweifte Klammer mit Pfeil nach unten die Größe „U“. Im rechten Außenleiter ist ein schmales Rechteck als Lastsymbol eingefügt; daneben steht ein nach unten gerichteter Strompfeil mit der Beschriftung „I“.
Abbildung NEA-10.7.2: Solarzellenverbund in einem Solarmodul

Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung eines mehrschichtigen Bauteils, auf das gelbe Pfeile mit der Beschriftung „Sonnenlicht“ treffen, mit zwei Leitungen zu einem „Verbraucher“ und der Spannungsangabe „0,5 V“. Detaillierte Beschreibung: Perspektivische Zeichnung eines quaderförmigen Stapels aus drei farbigen Lagen, von oben nach unten beschriftet „N-Dotiert“ (hellblau), „Dünne Sperrschicht“ (hellgrau) und „P-Dotiert“ (orange). Die Oberseite zeigt mehrere parallele graue Streifen auf einer blauen Fläche. Von links oben fallen mehrere gelbe Pfeile schräg nach unten rechts auf die Oberfläche; darüber steht in Gelb „Sonnenlicht“. Rechts führen zwei schwarze Leitungen vom Stapel weg; jede Leitung ist am Stapel mit einem schwarzen Punkt markiert (oben und unten). Die Leitungen gehen zu einem rechteckigen Symbol, daneben steht „Verbraucher“. Rechts davon befindet sich eine vertikale Markierung mit der Beschriftung „0,5 V“ und einem Pfeil nach oben. Weitere Bauteile, Skalen oder Achsen sind nicht eingezeichnet.
Abbildung NEA-10.7.3: Aufbau einer monokristallinen Silizium Solarzelle
Es folgen Bilder:

Bild Solarzelle Bild Solarmodul Ein Solarmodul, das elektrische Energie erzeugt, ist nicht mit einem Sonnenkollektor zu verwechseln, denn dieser erwärmt Wasser durch die Sonnenenergie.

AB212: Was ist die primäre Aufgabe einer Solarzelle?

Schauen wir uns zwei Kenngrößen einer Solarzelle an.

Bezeichnung Abkürzung Erklärung
Leerlaufspannung ${U}_{OC}$ Ist die Spannung, die ohne Last bei voller Sonneneinstrahlung anliegt.
Kurzschlussstrom ${I}_{SC}$ Ist der Strom, welcher bei einem Kurzschluss am Ausgang, bei voller Sonneneinstrahlung, fließen wird.
Tabelle NEA-10.7.4: Kenngrößen von Solarzellen

Diese Kenngrößen sind u.a. für die Auswahl der Betriebsgeräte wie Solarregler, Wechselrichter (DC/AC-Wandler) und DC/DC Wandler wichtig.

Genau wie bei der Reihen- und Parallelschaltung von Akkus bzw. Spannungsquellen, verändert sich die Klemmenspannung und der maximale Laststrom eines Photovoltaikmoduls durch die Zusammenschaltung der einzelnen Solarzellen. Wenn wir 30 Solarzellen mit einer Leerlaufspannung von 0,6 V in Reihe schalten, werden die Spannungen addiert. Somit ergibt sich eine Spannung von 18 V. Wenn wir dazu nochmal 3x 30 in Reihe geschaltete Solarzzellen paralell schalten, wird sicher deren Strom addieren. Dies bedeutet, dass bei einem Kurzschlussstrom von 1 A pro Zelle, sich der Kurzschlussstrom bei 4 parallel geschalteten Zellen auf 4 A vergrößert.

AD301: Ein Photovoltaikmodul besteht aus vier parallel geschalteten Reihen von je 30 Solarzellen mit je Zelle 0,6 V Leerlaufspannung und 1 A Kurzschlussstrom. Welche Leerlaufspannung und welchen Kurzschlussstrom liefert das Modul?
Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. Ein Schaltplan zeigt eine Parallelschaltung von mehreren vertikalen Kondensatoren. Links oben ist der Strom als 1A angegeben. Links sind 30 Kondensatoren übereinander gestapelt mit der Spannung 0,6V beschriftet. Auf der rechten Seite sieht man ein Rechteck, das einen Widerstand darstellt, und daneben sind die Buchstaben U und I mit einem Pfeil nach unten.

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