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 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. |
