Solcelle effektivitet

I dette eksperiment måles og beregnes solcellens effektivitet. Belastningskarakteristikken for solcellen undersøges og bruges som udgangspunkt beregningen.

Du kan printe forsøgsvejledningen uden lære hints eller med lærer hints.

Beregn solcellens effektivitet

Hvordan beregner man en solcelles effektivitet?

Measuring an IV-curve
Figur 1. Forsøgsopstillingen. Kør placer musen over billedet for at aktivere belysningen.

Det skal du bruge

Baggrund

For at beskrive effektiviteten af en solcelle er det ikke nok at måle hvilken spænding og hvilken strøm den producere uden belastning. Når man måler spændingen med et voltmeter direkte over solcellens kontakter måler man VOC, som er spændingen for det ubelastede kredsløb. Denne spænding er med andre ord den spænding som solcellen er i stand til at levere som maksimum. Ved en højere belastning vil spændingen falde lige indtil belastningen er uendelig høj. Situationen man når ved uendelig belastning er en kortslutning af systemet og er netop den tilstand man måler når man kobler et amperemeter til solcellen for at måle strømmen. Kortslutningsstrømmen man måler i denne sammenhæng er benævnt ISC og er den maksimale strøm som solcellen kan levere. Eftersom P=IV (effekten er lig strøm gange spænding) kan vi beregne effekten i begge situationer. Ved VOC har vi en spænding, men strømmen er nul og derved er effekten også nul. Ved ISC er der en strøm, men spændingen er nu 0, derfor er effekten igen 0.

For at finde det punkt hvor solcellen producere den maksimale effekt er vi derfor nød til at udsætte solcellen for mange forskellige belastninger og måle strøm og spænding. Vi kan derefter finde den maksimale effekt som produktet af strøm og spænding. Eksperimentet nedenfor går ud på at finde den maksimale effekt ved at koble en variable modstand til solcellen, notere strøm og spænding og gentage dette for mange indstillinger af den variable modstand.

Forsøg 1

Figur 2. Diagram for kredsløb med solcelle, voltmeter, amperemeter og variable modstand.

Lav opstillingen som vist i diagrammet i figur 2. Start med at sætte modstanden på minimum. Noter derefter strøm og spænding. Ændre modstanden en lille smule og noter igen strøm og spænding. Gentag indtil den udlæste spænding er meget lille eller 0. Et plot af strøm og spænding kaldes en IV kurve og er en meget anvendt måde at karakterisere en solcelle.

Gang strøm og spænding sammen for alle værdierne og find den maksimale effekt.

Forsøget kan laves på følgende virtuelle instrument. Brug instrumentet ved at ændre værdien af belastningen og aflæs strøm og spænding som beskrevet ovenfor.
Resistive load

Forsøg 2 - Beregn effektiviteten af solcellen

For at beregne solcellens effektivitet er det nødvendigt at vide hvor meget effekt solcellen får ind, samt hvor meget effekt den producere. Fra forsøg 1 kender vi den effekt solcellen producere. Hvis den benyttede lyskilde var solen ved skyfri himmel er den indkomne effekt ca. 1000W/m2. For at beregne solcellens effektivitet skal du altså bruge: Effektivitet = Pud/Pind. For at beregne Pind (den indgående effekt) skal du bruge arealet af solcellen. Du kan måle modul arealet med en lineal. Beregn derefter effektiviteten.

Related shop items


*Prices will be shown in DKK in the shopping cart. Shipment and VAT (for EU countries) will be added upon checkout. You can opt to pay through PayPal or with a major credit card. You can return items within 14 days of original purchase date for a full refund or exchange. The items must be returned in their original packaging, in an unopened and unused condition. Refunds do not include shipping and handling.