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Das Photoelement
Im Prinzip ist das Photoelement eine Photodiode, die im 4. Quadranten betrieben
wird. Das Ziel dieses Aufbaus ist es, die Lichtleistung in elektrische Leistung
zu wandeln (Solarzelle). Um möglichst effizient die Lichtleistung in
elektrische zu wandeln, muß der Wirkungsgrad groß sein. Diese Maximierung des
Wirkungsgrades kann einmal durch Vergrößerung der Wirkfläche geschehen, zum
anderen wird der Wirkungsgrad erhöht, indem der Innenwiderstand und der
Außenwiderstand aufeinander abgestimmt werden, d.h.:Ri=Ra
In der Realität liegt der Wirkungsgrad im Bereich von 8...15%.
Die maximale Leistung, die einem Photoelement entnommen werden kann, läßt
sich aus der Kennlinie im 4. Quadranten ablesen. Da der
Innenwiderstand der Solarzelle variert (durch Schwankungen des Lichteinfalls,
bzw. der Lichtintensität / Lichtenergie), muß zur Maximierung der
Leistungsentnahme, der Außenwiderstand dynamisch angepasst werden. Dies
erfordert gute Umsetzer. Weiter wird bei der Verwendung von Solarzellen der
Erntefaktor berücksichtigt, der das Verhältnis zwischen investierter Energie
(zur Produktion der Solarzelle) und der Energieproduktion zum Ausdruck bringt.
Er gibt also an, nach wieviel Jahren sich eine Solarzelle in der Energiebilanz
rentiert, dies sind momentan ca. 20 Jahre.
Kennlinie eines Photoelementes
Maximale Leistungsentnahme
eines Photoelementes