Unterrichtspaket Photovoltaik für Physik: 4 Arbeitsblätter
Vier Arbeitsblätter zur Solarzelle für Physik Klasse 7 bis 13: Energieumwandlung, Schaltungen, p-n-Übergang, Kennlinie und MPP. Mit Lösungen, PDF, CC BY 4.0.
Vier Arbeitsblätter rund um die Solarzelle, von der Energiekette in Klasse 7 bis zur Kennlinienmessung in der Oberstufe. Jedes Blatt gibt es als Seite zum Lesen und als PDF zum Ausdrucken, die Lösungen und Hinweise für Lehrkräfte als eigenes PDF. Alles ist kostenlos, werbefrei und frei unter CC BY 4.0.
Die vier Arbeitsblätter
| Arbeitsblatt | Stufe | Dauer | Versuch | |
|---|---|---|---|---|
| 1. Energieumwandlung in der Solarzelle | Sek I, Kl. 7 bis 9 | 45 Minuten | ja | Arbeitsblatt · Lösungen |
| 2. Reihen- und Parallelschaltung von Solarzellen | Sek I, Kl. 8 bis 10 | 90 Minuten | ja | Arbeitsblatt · Lösungen |
| 3. Der p-n-Übergang: die Solarzelle als Diode | Sek II, Kl. 11 bis 13 | 90 Minuten | nein | Arbeitsblatt · Lösungen |
| 4. Kennlinie und MPP einer Solarzelle | Sek II, Kl. 11 bis 13 | 90 Minuten | ja | Arbeitsblatt · Lösungen |
So hängen die Blätter zusammen
Arbeitsblatt 1 und 2 brauchen nur Grundlagen aus der Mittelstufe: Energieformen, Spannung und Stromstärke. Arbeitsblatt 3 setzt Photonen und das Bändermodell voraus und erklärt, was in der Zelle passiert. Arbeitsblatt 4 misst, was Arbeitsblatt 3 vorhersagt, und schlägt die Brücke zur Technik einer Solaranlage. Der Kennlinien-Simulator begleitet 3 und 4.
Material für alle Versuche
- kleine Solarzellen aus dem Schulsatz (für Arbeitsblatt 2 drei gleiche)
- zwei Multimeter je Gruppe, Kabel mit Krokodilklemmen
- Lampe: Halogenstrahler (viel Leistung, wird heiß) oder LED-Strahler
- für Arbeitsblatt 4 eine Widerstandsdekade oder Einzelwiderstände von 0,5 bis 10 Ω
- für Arbeitsblatt 1 einen kleinen Motor mit Propeller oder einen Summer
- Der Versuch arbeitet nur mit der kleinen Spannung einer Solarzelle. Niemals an Steckdosen, an Netzleitungen, an Photovoltaik-Modulen auf dem Dach oder an einem Balkonkraftwerk messen – dort liegen lebensgefährliche Spannungen an.
- Halogenstrahler und Glühlampen werden sehr heiß. Nicht berühren, auch nicht kurz nach dem Ausschalten; mindestens 30 cm Abstand zu Papier, Stoff und Kunststoff; Lampe standsicher aufstellen; nicht direkt in die Lampe schauen.
- Die Lampe nur in ihrer unbeschädigten Fassung mit Originalkabel betreiben – nichts daran umbauen oder abisolieren.
- Solarzellen sind dünn und können brechen: an den Rändern anfassen, gebrochene Zellen nicht weiter benutzen.
- Am Multimeter zuerst den Messbereich wählen, dann anschließen. Für Strommessungen nur die Buchse nutzen, die die Anleitung des Geräts nennt. Keine Batterien oder Akkus kurzschließen.
- Den Versuch nur unter Aufsicht einer Lehrkraft oder einer erwachsenen Person durchführen.
Für Lehrkräfte: Maßgeblich ist die Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht (RiSU, Empfehlung der KMK in der Fassung vom 21.09.2023) bzw. die in Ihrem Land geltende Fassung. Die Gefährdungsbeurteilung für Ihre Lerngruppe und Ihre Geräte nehmen Sie wie gewohnt selbst vor; diese Anleitung ersetzt sie nicht. Wenn Ihnen ein Fehler oder eine Gefahr auffällt, schreiben Sie uns bitte an info@solarstromerzeugung.de.
Was Sie mit dem Material machen dürfen
Kopieren, für Ihre Klasse anpassen, in Moodle, Teams oder eine andere Lernplattform stellen, mit Kolleginnen und Kollegen teilen – alles erlaubt, solange die Namensnennung mitgeht. Die genaue Formulierung steht unter jedem Arbeitsblatt und in der Fußzeile jedes PDFs.
Fehler gefunden oder eine Idee für ein weiteres Blatt? Schreiben Sie uns an info@solarstromerzeugung.de.