Kann der Energieertrag eines Solarmoduls durch Bestrahlung mit unterschiedlichen Farben (Wellenlängen) gesteigert werden?
Hallo zusammen, ich soll im Rahmen eines Projektes ein Experiment erstellen.
Ich würde gerne ein Experiment zum Photoeffekt machen. Daher wollte ich eine LED Lampe mit unterschiedlichen Farben ein Solarmodul bestrahlen lassen und dahinter Spannung und Strom messen.
Allerdings bin ich mir etwas unsicher, ob die Lichtfarbe eine direkte Änderung der Energie im Solarmodul bewirkt. Kann mir jemand weiterhelfen?
2 Antworten
Bei der Photodiode geht es darum, dass Photonen auf das Halbleitermaterial treffen. Dabei muss die Energie des Photons bzw. des Lichts höher sein als die sog. Bandlücke im Halbleiter.
Lichtenergie ist u.a. abhängig von der Wellenlänge.
Je größer die Wellenlänge Lambda (steht im Nenner), umso geringer die Energie E.
Die Lichtfarbe ist ebenfalls abhängig von der Wellenlänge und verschiebt sich weiter ins Rote, je größer die Wellenlänge ist.
Da unterschiedliche Halbleiterkonstruktionen und -materialien auch unterschiedliche Bandlücken haben, gibt es dadurch unterschiedliche Photodioden, die eben unterschiedlich auf die Energie des Lichts, dadurch unterschiedlich auf die Wellenlänge und so auch unterschiedlich auf die Lichtfarbe reagieren.
Einen Zusammenhang gibt es schon. Man versucht ja, die Solarzellen so zu bauen, dass sie einen möglichst großen Teil des Sonnenlichtes nutzen.
Dazu gehören übrigens nicht nur die Farben, die wir sehen können, sondern auch die für uns unsichtbaren Wellenlängen.
In diesem Diagramm kannst Du an der Kurve der terrestrischen Sonnenstrahlung sehen, dass über den sichtbaren Bereich hinaus vor allem beim Infrarotlicht noch einige Energie zu holen ist:
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstrahlung#/media/Datei:Sonne_Strahlungsintensitaet.svg
Bei der hier beschriebenen Solarzelle dienen zwei der vier Schichten zum Verwerten von Infrarotlicht:
Die Solarmodul-Typen, die man kaufen kann, nutzen das Licht nun mit ganz unterschiedlichem Wirkungsgrad. Je besser das Modul ist, um so teurer ist es eben auch.
Dein Experiment mit der LED-Lampe kann schon einen Zusammenhang zwischen der Farbe des Lichtes und der Leistung des Solarmoduls zeigen.
Aber: Auch bei der Lampe werden der Wirkungsgrad und die Lichtleistung, die sie abstrahlt, je nach Farbe verschieden sein! Deine Messwerte werden daher beide Farbabhängigkeiten zugleich miteinander verschlüsseln: die von Lampe und Solarmodul. Dies beides getrennt voneinander zu messen, wird die Kunst sein.
Vielleicht kannst Du ein Photometer bekommen, das die Leistung der Lampe bei jeder Farbe messen kann?