Physik verstehen 3, Schulbuch

76 2  Arbeitsheft-Seite 39 Solar-, Thermo- und Piezoelektrizität 1. Wie funktionieren Solarzellen? Eine Solarlampe (Abb.76.1)  E1 Schließe eine Leuchtdiode (LED,  Seite 87, langer Anschluss ist +) an eine Solarzelle (Modul mit etwa 2,5V). Beleuchte die Solarzelle (Sonnenlicht oder Halogenlampe). Wirf mit der Hand einen Schatten auf die Solarzelle. Was passiert? Solarzellen wandeln Lichtenergie (vorzugsweise blaues Licht) in elektrische Energie um. Dabei schlägt das Licht Elektronen aus den Siliciumatomen der Solarzelle. Diese Elektronen sammeln sich an einer Seite der Solarzelle, wodurch ein Ladungsunterschied von etwa 0,5V entsteht. Die Stromstärke ist von der Größe der beleuchteten Fläche abhängig. 2. Wie werden Solarzellen verwendet? Um die Spannung von Solarzellen zu erhöhen, werden sie wie die einzelnen Zellen einer Batterie in Reihe geschalten (  Seite 75). Durch Parallelschaltung erzielt man eine Vergrößerung der beleuchteten Fläche und somit eine Erhöhung der Stromstärke . Dabei sollte das Licht möglichst im rechten Winkel zur Fläche auftreffen. Mit Solarzellen betriebene Geräte (zB Taschenrechner, Armbanduhren …) enthal- ten Akkumulatoren oder Kondensatoren (  Seite 68) als Stromspeicher . Diese ermöglichen eine Nutzung des erzeugten Stroms, auch wenn die Solarzellen nicht beleuchtet werden. Dieses Prinzip wird auch bei der Solarstromversorgung von Häusern angewendet. Gespeichertes Licht (Abb.76.3)  E1 Schließe einen Kondensator (zB ELKO 1 000µF) an eine Solarzelle und daran parallel eine weiße Leuchtdiode (LED,  Seite 87). Beleuchtest du die Solarzelle, lädt sich zunächst der Kondensator auf. Die LED beginnt erst später zu leuchten. Deckst du die Solarzelle ab, leuchtet die LED noch einige Zeit weiter. V1 76.1 Eine Solarlampe 76.2 Ein Modellauto mit Solarzelle als Antrieb eines kleinen Elektromotors Infobox: Reihenschaltung von Zellen: Spannungserhöhung Parallelschaltung von Zellen: Stromstärkenerhöhung In Solarzellen entsteht der Ladungsunterschied von 0,5V dadurch, dass das Licht Elektronen aus Siliciumatomen schlägt. M V2 LED ELKO Solarzelle 76.3 Gespeichertes Licht Zur Spannungserhöhung werden Solarzellen in Reihe, zur Stromstärkenerhöhung parallel geschaltet. Der erzeugte Strom wird zB in Akkumulatoren zwischengespeichert. M negative Elektrode Sonnenlicht Antireflexionsschicht positive Elektrode Trägermaterial n-Silicium Grenzschicht p-Silicium 76.4 Licht schlägt aus Si-Atomen Elektronen, die auf eine Seite abgeleitet werden. Es entsteht ein Ladungsunterschied. 76.5 Eine Berghütte wird mit Strom aus Solarzellen versorgt. 76.6 Solarbetriebenes Gerät zur Geschwindigkeitsüberprüfung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv