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Thema: Werden Solarzellen, deren Energie man nciht abnimmt eigentlich heißer oder reflektiv?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Werden Solarzellen, deren Energie man nciht abnimmt eigentlich heißer oder reflektiv?

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    Im Thema "Leistung-Messen" hat sich mir eine Interessante Frage ergeben und auch unter meinen Kollegen eine wilde Diskussion ausgelöst

    Wenn 3 ideal identische Solarzellen ideal identisch beleuchtet werden und ich folgenden Aufbau mache, was wären eurer Meinung nach die Ergebnisse (bzw. hat jemand besser Ideen zum prüfen)

    3 Zellen, idealerweise identisch im Aufbau und Verhalten und identisch beleuchtet (idealisiert betrachtet)

    Zelle 1 ist offen, also keinerlei Verbraucher
    Zelle 2 ist mit einem Verbraucher dessen R gleichgroß dem ESR der Zelle ist
    Zelle 3 ist kurzgeschlossen

    Wir messen bei allen Zellen mit identischen Fotozellen/REsistoren/(was auch immer, hauptsache Lichtquantifizierend) das von der Lichtquelle über die Zelle reflektierte Licht und messen die Temperatur der Zelle (idealisiert hier natürlich alle Zelle unter identischen Bedingungen gemessen)

    Meine Theorie ist dass,
    Zelle 1 viel Licht reflektiert und verhältnismäßig kalt bleibt
    Zelle 2 sehr wenig reflektiert aber dennoch relativ kalt bleibt
    Zelle 3 maximal warm und maximal dunkel wird (Weil die gesamte Leistung in der Zelle umgewandelt wird und die maximale Absorpion erreicht wird)

    Aber zuverlässig nachlesen kann man das nicht, wie verhält sich denn eine Solarzelle wenn man die Energie nicht abnimmt?! wird sie wirklich "dunker" ? Oder absorbiert sie immer gleich viel und wird einfach nur wärmer? aber wodurch? Eine Solarzelle kann doch nur bis zu einer Sättigung Elektronen durch das Gitter drängen!?

    Oder baut sich so lange eine Spannung auf, bis das Material "durchbricht", also parttiell leitend wird, und dann wieder in Wärme umsetzt?!

    Nach der Theorie dass eine "Überladung" der Zelle mangels abnehmer anfängt Leitend zu werden, wäre in dem Falle Zelle 2 am kältestens und alle 3 Zellen hätten die gleiche Reflektivität, Zelle 1 und 3 müssten sich in gleichem Maße erwärmen, da die Offene Zelle sich selbst sozusagen kurzschließt.
    Geändert von Ceos (18.09.2019 um 12:27 Uhr)
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
    nicht.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Eigentlich ganz einfach:
    Solarzellen sind Stromquellen. Schau dir mal das Ersatzschaltbild an:

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	ersatzschaltbild_solarzelle.png
Hits:	12
Größe:	9,2 KB
ID:	34401

    Ideal gleichmäßig beleuchtet:

    Wenn du beliebig viele Solarzellen in Reihe hast und die Klemmen offen läßt passiert gar nichts, außer daß die Zellen warm werden. Nach dem Energieerhaltungssatz so warm wie eine Fläche mit identischem Lichtabsorbtionsverhalten.

    Wenn du beliebig viele Solarzellen in Reihe hast und die Klemmen kurzschließt fließt halt ein Strom, der nur etwas größer als der Nennstrom ist.

    Der letzte Fall ist auch der Grund, warum Schmelzsicherungen hinter einer Solarzelle völliger Bullshit sind, denn die Solarzellen können nie und nimmer genug Kurzschlußstrom liefern, um die Sicherung auszulösen. Dies ist auch einer von mehreren Gründen, aus dem ich Solarzellen eher als Störung im Netz und nicht als Energiequelle betrachte.

    In den obigen Fällen passiert den Solarzellen eigentlich gar nix. Für Solarzellen ist ein anderer Fall ekelig:
    Mehrere Zellen in Reihe und ungleichmäßig beleuchtet. Schlimm wird es, wenn alle Zellen ordentlich angestrahlt werden und nur eine nicht (Teilverschattung). Dann arbeitet die teilverschattete Zelle gegen die anderen Zellen, und setzt dabei einen Teil der Leistung der gut bestrahlten Zellen in sich selber in Wärme um. Und das kann dann durchaus zur Zerstörung der teilverschatteten Zelle führen.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Das ist leider ein wenig an meiner Frage vorbei!

    Es geht ja darum wie der Energieerhaltungssatz bei einer Zelle Wirkt wenn ich sie im Fall A unbelastet, im Fall B optimal und Fall C kurzgeschlossen habe.

    Wo bleibt die Energie wenn ich sie nicht extern verheize?!
    Ändert sich die Absobtion der Zelle je nach Last?
    Ist die Absobtion immer gleich, wo geht dann die Energie hin und warum?

    Klebwax hatte in dem Artikel wo die Frage ihren Ursprung hatte gesagt, dass es immernoch eine "Diode" ist, was heißen würde dass die Zelle ab einer gewissen Spannung selbstleitend wird und quasi emmitieren müsste (aus einem Video weiß ich dass im IR Bereich emmitiert wernn amn eine Zelle verpolt) und damit zu einer Art Frequenzteiler wird und das überschüssige absorbierte licht als IR (und Verlustwärme) wieder abgibt?
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
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  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Solarzellen ändern, soweit ich weiß, ihr Absorbtionsverhalten (sprich: ihre Farbe) nicht.

    Wenn die Sonne draufballert, nimmt die Zelle viel dieser Energie auf und wird warm. (Siehe Solardusche u.ä. Spielereihen.)
    Einen Teil dieser Leistung kannst du elektrisch abnehmen, dann wird die Zelle weniger warm.
    Ansonsten wird die eingestrahlte Energie über alle möglichen Formen der Wärmeabgabe wieder abgegeben.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Naja, das technische WIE dahinter interssiert mich ja am meisten

    ich werde mal ein Experiment machen (sofern es die Gegebenheiten hergeben), ich habe ein "25W" Zelle (etwas größer als A4, also angenommen 100W Sonnenleistung -> ~20W elektrische Leistung) Und dann belaste ich sie mal abwechselnd und beobachte mal die Reflektion auf einer Oberfläche ob ich da etwas wahrnehmen kann (20% Unterschied sollte eigentlich schon sichtbar sein, vor allem wenn ich zyklisch schalte)

    Aber wenn die Absorbtion immer gleich bleibt, muss es ja eine Erklärung dafür geben wie die "verschobenen" Elektronen wandern,
    zumal da theoretisch ein Sättigungseffekt eintreten müsste und dadurch definitv keine Absorbtion mehr möglich ist!!!! Sich also messbar verändern müsste!!!!
    Oder es gibt einen Mechanismus der eine Entladung ab einem gewissen Punkt ermöglicht, ob die Abgabe dann im IR Bereich passiert oder rein thermisch wäre dann final zu klären.

    Aber wenn ich mich recht entsinne, ist eine Solarzelle doch eine Diode in Sperrichtung zum Strom der fließt wenn sie beleuchtet wird oder liege ich da falsch!? Das würde tatsächlich erlauben, dass die Zelle irgendwann ihre eigene Vorwärtsspannung erreicht und dann anfängt die überschüssige Ladung parallel zur Absorbtion zu emmitieren?!
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  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von White_Fox Beitrag anzeigen
    Solarzellen ändern, soweit ich weiß, ihr Absorbtionsverhalten (sprich: ihre Farbe) nicht.

    Wenn die Sonne draufballert, nimmt die Zelle viel dieser Energie auf und wird warm. (Siehe Solardusche u.ä. Spielereihen.)
    Einen Teil dieser Leistung kannst du elektrisch abnehmen, dann wird die Zelle weniger warm.
    Ansonsten wird die eingestrahlte Energie über alle möglichen Formen der Wärmeabgabe wieder abgegeben.
    Genau so ist es.

    Die Diode von der ich schrieb ist in deinem Ersatzschaltbild gut zu sehen. Und die Stromrichtungen sind ja auch eingezeichnet. Die Elektronen kreisen von der Stromquelle durch die Diode und wieder zurück zur Stromquelle. Dabei erzeugen sie Strom mal Diodenschwellspannung an Wärmeleistung (an der Diode).

    MfG Klebwax
    Geändert von Klebwax (18.09.2019 um 14:07 Uhr)
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  7. #7
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    Oh achsoooo ich dachte das wäre die Schutzdiode die meistens hinten auf den Modulen hängt

    Nett, so ne Solarzelle wird also quasi zu einem Frequenzwandler wenn man sie unbelastet betreibt haha

    kann man sowas dann Halbleiterfluoreszenz nennen ?! Das Prinzip ist ja genau genommen das gleiche nur der technische Umweg über den Diodeneffekt kommt dazu und statt des Wechsel auf eine höheres Bahnniveau hat man den PN Übergang XD
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  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Zitat Zitat von Ceos Beitrag anzeigen
    Oh achsoooo ich dachte das wäre die Schutzdiode die meistens hinten auf den Modulen hängt
    Nein, in Ersatzschaltbildern wird NUR das elektrische Verhalten eines Dings veranschaulicht. Ohne Schutz und ohne Schnickschnack.


    Zitat Zitat von Ceos Beitrag anzeigen
    Nett, so ne Solarzelle wird also quasi zu einem Frequenzwandler wenn man sie unbelastet betreibt
    Wieso Frequenzwandler? Da dürfte es an den Klemmen höchstens etwas rauschen.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Wieso Frequenzwandler? Da dürfte es an den Klemmen höchstens etwas rauschen.
    Naja sichtbares Licht (kurzwellig) rein und IR (langwellig) wieder abstrahlen wenn es nicht abgenommen wird .. zumindest nach dem Video das ich da drüber mal gesehen habe, da wurde extern Spannung angelegt und mit einer Kamera ohne IR Filter gefilmt und man konnte die Zelle glimmen sehen (nciht thermisch, sondern im IR Bereich)
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  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Ach so meinst du das...ja, so betrachtet ist sie das.

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