Einführung.

Anmerkung der Redaktion Physik am Landesbildungsserver:

aus rechtlichen Gründen und wegen der Neuorientierung von Aufgaben stellt das Landesinstitut für Schulentwicklung, Stuttgart Ende 2004 den Verkauf von Geräten völlig ein. Wie halten den Artikel dennoch für so interessant, dass wir ihn hier mit Zustimmung des Autors veröffentlichen wollen.
Eine Überarbeitung des Artikels gemäß der neuen deutschen Rechtschreibung erfolgte nicht.

In den letzten Jahrzehnten haben angesichts der Energieproblematik alternative Energiekonzepte an Bedeutung gewonnen. Dies hat auch Eingang in den Unterricht unterschiedlichster Fächer gefunden, insbesondere galt das für die Solarenergie. Unterricht stieß aber nicht selten an eine Grenze, weil die Messung der von der Sonne abgegebenen Leistung nicht möglich war, denn dazu sind Meßgeräte notwendig, die bisher einige hundert bis tausend Mark teuer waren und deshalb an den meisten Schulen fehlten.

Diese Handreichung stellt die Anwendungsmöglichkeiten eines Solarmeters dar, das am Landesinstitut für Erziehung und Unterricht, Stuttgart erworben werden kann (Anmerkung s.o.) oder von Ihnen bereits erworben wurde. Im Rahmen einer Zulassungsarbeit an der Pädagogischen Hochschule in Freiburg wurde es entwickelt [1]. Das Solarmeter besteht aus einer Meßzelle (Silizium-Solarzelle), einem analogen Strommesser und einem Gehäuse. Gemessen wird die Bestrahlungsstärke. Erläuterungen zum Solarmeter Fehlertoleranz: Die genaue Anpassung des Meßwerks an die Solarzelle ist notwendig, um Fehlmessungen zu vermeiden. Bei sachgerechter Handhabung beträgt der Meßfehler bis zu 8% (Geräte für mehrere hundert Mark haben eine Fehlertoleranz von bis zu 3%), was für schulische Anwendungen ausreichend ist. Diese Fehlertoleranz bewirkt z.B. bei der Berechnung des Wirkungsgrads einer Solarzelle, daß bei der Ermittlung eines tatsächlichen Solarzellenwirkungsgrades von 12% die berechneten Ergebnisse zwischen 11% (12 * 0,92) und 13 % (12 * 1,08) liegen.

Verwendung des Solarmeters:

• Das Meßgerät sollte direkt auf die Sonne ausgerichtet sein, so daß die Sonnenstrahlen lotrecht auf die Meßzelle auftreffen. Die angezeigte Bestrahlungsstärke (in mW/cm²) nimmt bei falscher Meßlage mit cos a des Abweichwinkels ab (d.h. kleine Abweichwinkel sind unerheblich).
• Das Solarmeter sollte nicht längere Zeit der Sonnenbestrahlung ausgesetzt sein, da die Erhöhung der Zellentemperatur zu einer Reduzierung des Kurzschlussstroms führt und daher die Messung verfälscht wird.
• Da der Wirkungsgrad der eingebauten Meßzelle vom jeweiligen Spektrum des einfallenden Lichts abhängig ist, wurde das Solarmeter so kalibriert, daß es in den Monaten März bis Juni und August bis Oktober die geringsten Meßfehler aufweist.
• Die Meßzelle sollte nicht berührt werden.
• Vor der Messung ist stets die Nullpunktlage zu kontrollieren.

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