Das Solarmodul PV 5.2
Auf dem mit 90° gebogenen Plexiglasträger befindet sich unten die Solarzelle, darüber die Buchsenpaare mit 2 Verbindungssteckern, oben der Solarmotor mit Zahnrad. Unten erkennt man die 8mm-Gewindestange mit Mutter + Flügelmutter zum Befestigen des Moduls auf der optischen Bank PV 5.0 oder – ohne Muttern- auf jeder anderen schulüblichen optischen Bank.

Das Foto zeigt das Solarmodul PV 5.2 auf einem transparenten, abgewinkelten Plexiglasträger mit einer 8mm- Stativstange zum Einsatz auf einer optischen Bank, Schul-Stativsysteme oder auf Tonnenfüßen.
In der Mitte erkennt man das robuste PV- Solarmodul (Uoc = 0,6 V / Isc= 880 mA bei S = 1000 W/m²) mit dem rot-schwarzen Buchsenpaar, welches über 2 Verbindungsstecker mit dem Buchsenpaar des Solarmotors, auf den das rote Zahnrad aufgesteckt ist, verbunden ist.
So lassen sich für Experimente Motor und Solarmodul einfach und deutlich sichtbar trennen und mehrere Module PV 5.2 vielfältig miteinander verschalten:
• Reihenschaltung mehrerer Module für Experimente und Betrieb eines Radios
• Reihenschaltung mehrerer Module an einen Solarmotor
• Parallelschaltung mehrerer Module an einen Solarmotor

Mit PV 5.2 lässt sich einfach durch Messung des Kurzschlussstroms Isc die Lichtintensität S des Sonnenlichts bzw. des diffusen Lichts des Himmels oder des Lichts von Lichtquellen in W/m² bestimmen:

Die Schülerinnen und Schüler sollen in diesen Experimenten durch eigenes Experimentieren

• Die Solarzelle als Energiewandler in Verbindung mit einem Elektromotor kennenlernen
• Technische Eigenschaften der Solarzelle mit dem Elektromotor ohne Messgeräte ermitteln können.
• Spannung, Stromstärke, Leistung einer Solarzelle in Abhängigkeit von Parametern bestimmen können
• Die Intensität S 8 Bestrahlungsstärke) der Sonnenstrahlung messen und berechnen können
• Die Gesetzmäßigkeiten der Reihenschaltung von Solarzellen erarbeiten können
• Die Abhängigkeit von Spannungen und Stromstärken von der Stärke der Solarstrahlung ermitteln können
• Die Gesetzmäßigkeiten der Reihenschaltung mehrerer Module kennenlernen und beweisen können
• Die Gesetzmäßigkeiten der Parallelschaltung mehrerer Module kennenlernen und beweisen können
• Die Leistung eines Solarmoduls bestimmen können
• Die Funktion der Solarzelle als Halbleiterdiode verstehen können
• Die Berechnung des Zell- und Modulwirkungsgrades durchführen können
• Die Stromdichte einer Solarzelle als Qualitätsfaktor bestimmen und beurteilen können
• Das quadratische Abstandsgesetz von punktförmigen Lichtquellen verifizieren können
• Die Kennlinien einer Solarzelle aufnehmen können.

Mit PV 5.2 können einfache Experimente in der unteren Sekundarstufe 1 (Klassenstufen 5 -7), Experimente in der oberen Sekundarstufe 1 (Klassenstufen 8 -10) und Experimente in der Sekundarstufe 2 (Klassenstufen 10 - 13) durchgeführt werden. Die einzelnen Experimente sind in der Unterlage entsprechend nach Niveaubereich gekennzeichnet.

Einsatzbereich:
in allen naturwissenschaftlichen und technischen Fächern (Schwerpunkt: Physik und Technik).

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.

Modulmaße   60 x 80 mm
Anschlüsse   + und - Pol als Lötpunkt auf der Rückseite
Zellfläche   24,5 cm²
Dicke der Solarzelle 200 µm
Leerlaufspannung  600  mV
Kurzschlussstrom  916 mA
Wirkungsgrad  15,6 %
Stromdichte   37,4 mA/cm²
Füllfaktor   73,8 %
Stromstärke im MPP 830 mA
Spannung im MPP  470 mV
Max. Leistung im MPP 395 mW

Die technischen Daten des Solarmotors:

Anlaufspannung  400 mV
Anlaufstrom   25 mA
Spannungsbereich  0,4 ….5,0 V
Durchmesser Gehäuse  24,2 mm
Durchmesser Achse 2 mm
Achslänge   10 mm
Anschlüsse   70 mm Kabel
+ rot
- schwarz

Bausatz
1 Plexiglasplatte 220 x 100 mm
1 PV–Solarmodul 60x80 mm mit  doppelseitigem transparenten Klebeband
2 rote und 2 schwarze Buchsen mit je 2 Muttern
4 Lötfahnen
1  Solarmotor
1 rotes Zahnrad
2 Verbindungsstecker
2 Schaltdrahtstücke Cu,
Typschild zum Aufkleben

didaktische Unterlage
Inhalt:
Gerätebeschreibung
Zielgruppe
Lernziele
Experimente
Technische Daten
Bauanleitung + Zeichnung

Fertiggerät PV 5.22
Grundgerät PV 5.0
PV-Gerät 5.16 Halogenstrahler
Multimeter
Laborkabel