Solarzellen und Energieerhaltung

Hallo,

man nehme einen m² Solarzelle und beleuchte ihn mit 1000W Sonne.

Nun erhält man 150W elektrische Leistung, der Rest wird reflektiert oder in Wärme umgesetzt.

Wenn man aber die 150W nicht abnimmt?
Dann müsste sich doch entweder der Reflexionsgrad erhöhen, der Kollektor müsste wärmer werden oder die 150W müssten sonstwo bleiben.

Intuitiv denke ich, dass die Zelle die 150W nicht abgenommene Leistung in Wärme umsetzt, aber irgendwie hört sich das für mich auch unplausibel an.

Kann jemand aufklären?

Hallo,

Intuitiv denke ich, dass die Zelle die 150W nicht abgenommene
Leistung in Wärme umsetzt, aber irgendwie hört sich das für mich auch unplausibel an.

Für mich ist das sehr plausibel. Was sollte sonst passieren?
Gruß Uwi

Hallo,

Intuitiv denke ich, dass die Zelle die 150W nicht abgenommene
Leistung in Wärme umsetzt, aber irgendwie hört sich das für
mich auch unplausibel an.

die Zelle setzt die Wärmestrahlung nicht in Spannung um.

Gruß

Sven Glückspilz

Hallo,

Intuitiv denke ich, dass die Zelle die 150W nicht abgenommene
Leistung in Wärme umsetzt, aber irgendwie hört sich das für mich auch unplausibel an.

Für mich ist das sehr plausibel.

Aus dem Blickwinkel der Energíeerhaltung: Ja.

Aber wie kann ich mir anschaulich, bildlich erklären, warum nun das Panel wärmer wird?

Was sollte sonst passieren?

Vielleicht plumpsen die Elektronen ja zurück und erzeugen dabei Lichtquanten?
Etwa so, dass (sichtbares) Licht weiter Elektronen herausschlägt, diese dann aber mangels Arbeit wieder zurückfallen und dabei längerwelliges Licht (AKA „Wärme“) abgestrahlt wird?

Hallo,

Intuitiv denke ich, dass die Zelle die 150W nicht abgenommene
Leistung in Wärme umsetzt, aber irgendwie hört sich das für mich auch unplausibel an.

Für mich ist das sehr plausibel.

Aus dem Blickwinkel der Energíeerhaltung: Ja.

Aber wie kann ich mir anschaulich, bildlich erklären, warum nun das Panel wärmer wird?

Wenn weniger eingestrahlte Leistung in anderer Energieform als Wärme abtransportiert wird, dann wird es eben wärmer.

Was sollte sonst passieren?

Vielleicht plumpsen die Elektronen ja zurück und erzeugen dabei Lichtquanten?

Ist je keine LED.
Allerdings bedeutet IR-Strahlung auch, dass es Photonen sind.
Die Ursache ist aber eben die Erwärmung (schwarzer Körper).

Etwa so, dass (sichtbares) Licht weiter Elektronen
herausschlägt, diese dann aber mangels Arbeit wieder
zurückfallen und dabei längerwelliges Licht (AKA „Wärme“)
abgestrahlt wird?

Und was ist nun der Unterschied zwischen Wärme und Wärme(-strahlung)?

Wie die Wärme abgegeben wird, war ja nicht die Frage.
Ein Teil wird natürlich auch abgestrahlt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz
Gruß Uwi

Hallo Fragewurm,

Intuitiv denke ich, dass die Zelle die 150W nicht abgenommene
Leistung in Wärme umsetzt, aber irgendwie hört sich das für mich auch unplausibel an.

Für mich ist das sehr plausibel.

Aus dem Blickwinkel der Energíeerhaltung: Ja.

Aber wie kann ich mir anschaulich, bildlich erklären, warum
nun das Panel wärmer wird?

Also, ich nehme jetzt mal deine Solarzelle, schmelze sie ein und giesse damit wieder eine Platte.
Ich denke, dass es dich jetzt nicht mehr stört, wenn da ab und zu mal ein Elektron rumhüpft.

Praktisch hüpfen da in etwa gleich viel Elektronone rum, wie bei der Anordnung als Solarzelle, nur kannst du die Elektronen nicht abgreifen, da das kreuz und quer geschieht!

MfG Peter(TOO)

Hoi,

man nehme einen m² Solarzelle und beleuchte ihn mit 1000W
Sonne.

Nun erhält man 150W elektrische Leistung, der Rest wird
reflektiert oder in Wärme umgesetzt.

Wenn man aber die 150W nicht abnimmt?

Dann müsste sich doch entweder der Reflexionsgrad erhöhen, der
Kollektor müsste wärmer werden oder die 150W müssten sonstwo
bleiben.

Intuitiv denke ich, dass die Zelle die 150W nicht abgenommene
Leistung in Wärme umsetzt, aber irgendwie hört sich das für
mich auch unplausibel an.

Keksvergleich:
Um 150 Kekse zu essen (eine gute Leistung), bräuchst du Arme(Strom, da diese ja die meiste Arbeit machen) und Beine (Spannung).
Wenn du die Kekse jetzt essen willst, brauchst du Arme und Beine(irgendwo musst du ja die Kekse holen).
Nun macht eine PV-Anlage nur Spannung. Wenn der Stecker dran ist, kann auch erst Strom fließen.
Ziehst du nun den Stecker, ist das im Keksvergleich, als wenn man dir die Arme abhackt.
Kein Stecker, kein Strom, keine Leistung.
Also Keine Arme, keine Kekse. :wink:

Die ernstere Version der Vermutung:
Leistung ist ja P=U*I. Die PV-Anlage erzeugt ja Spannung. Nimmt man nun keinen Strom ab (also das Kabel abschneidet oder Stecker zieht o.ä., fließt kein Strom) => 0A.
Kein Strom, Keine Leistung.
Und nur die Spannung bleibt zurück und wartet, bis wieder der Stecker kommt.

Die Reflektion kann es ja nicht sein, da ansonsten sich die Oberflächenbeschaffenheit der PV-Anlage ändern würde.
Wenn die PV wärmer werden würde, würden einige Zellen draußen den Hitzetod zum Opfer fallen. :wink:

mit spannenden Grüßen,

Hanzo

Hi,
Na gar nicht spannend, einfaches googeln bringt die Lösung. Sie werden tatsächlich wärmer wenn der Strom nicht abgenommen wird, auch wenn man Sie kurzschliesst, am kühlsten bleiben Sie wenn der Strom im Arbeitspunkt abgenommen wird.
OL

Hi,

gut Ich finde es nicht, aber wie viel Hitze von den 150W werden denn da umgesetzt?
Natürlich wird es ein bisschen warm, da die Elektronen sich bewegen durch den PN-Übergang, aber werden dann wirklich 150W verbraten?
Ich kann mir vorstellen, dass wenn die Elektronen den ON-Übergang passiert haben und auf der negativen Seite sind (da Minus ja Elektronenüberschuss bedeutet), dass sie sich dort nirgendwo ansiedeln können und ewig lange herum irren und dadurch auch wärme erzeugen.

Aber wirklich 150W? Würde mich zum staunen bringen.

Gruß,

Hanzo

Hi,

gut Ich finde es nicht, aber wie viel Hitze von den 150W
werden denn da umgesetzt?

Wenn du dir überlegst, dass von den 1000W / m² sowieso nur so 15% in Elektrische Leistung umgewandelt werden würden, ist das ja nur wenig mehr Wärmebelastung.

Natürlich wird es ein bisschen warm, da die Elektronen sich
bewegen durch den PN-Übergang, aber werden dann wirklich 150W
verbraten?

Aus http://www.mikrocontroller.net/topic/225053

_Hat ne Weile gedauert, aber die Leute von Q-Cells haben geantwortet:

"Nach Rücksprache mit Spezialisten in unserem Haus, kann ich Ihnen
folgende Antwort übermitteln…:

Ist die Zelle beleuchtet und unbelastet baut sich die Spannung bis zur
Leerlaufspannung auf, welche der Diffusionsspannung des PN-Übergangs
(nur mit umgekehrtem Vorzeichen) entspricht. Betrachtet man die Zelle
als System, heben sich nun diese beiden Spannungen auf. Wenn jetzt
Photonen in der Sperrschicht aufschlagen und Elektronen-Loch-Paare
generieren (Energieniveau á), werden diese nicht mehr durch die
Diffusionsspannung getrennt und rekombinieren wieder (Energieniveau â)
die Energie wird also durch interne Generations- und
Rekombinationseffekte „verbraten“.

Wir bitten nur zu bedenken, dass es sich bei den 1000W um 1000W pro
Quadratmeter handeln dürfte, eine Zelle aber nur 250 Quadratzentimeter
groß ist (grob). Es ist außerdem nicht möglich, aus den Daten auf eine
Temperatur oder Temperaturerhöhung zu schließen, weil man die
Wärmeabfuhr der Zelle an die Umgebung (thermische Strahlung,
Wärmeleitung + Konvektion) nicht kennt. Generell stimmt aber die
Aussage, dass eine unbelastete Zelle bei Beleuchtung wärmer werden
sollte, als eine, die Strom (also Energie) abgibt."_

Etwas bildhafter:

Die Sperrschicht trennt herausgeschlagene Elektronen ab, so dass sie an einer Seite gesammelt werden. Fließen sie nicht ab, dann baut sich eine Spannung auf. Diese erreicht maximal den Wert der Leerlaufspannung. Dann werden Elektronen, die herausgeschlagen wurden, nicht mehr dauerhaft getrennt, sondern plumpsen wieder zurück. Die Energie, die vorher als elektrische Energie nutzbar gewesen wäre, wird nun beim zurückplumpsen wieder in der Zelle frei. Sie erwärmt sich daher etwas mehr.

DASS Wärme entstehen müsste, war ja mein Verdacht. Nur bildlich vorstellen, woher diese Wärme nun genau kommt, konnte ich mir zuerst nicht.

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