Nimmt die Temperatur an einer Solarzelle ab, wenn ich Strom entnehmen?
Äh. Nein. So ziemlich überall heißt mehr Strom = mehr Wärme.
Sebastian R. schrieb: > Äh. Nein. So ziemlich überall heißt mehr Strom = mehr Wärme. In diesem Fall stimmt das nicht.
Ja. zB. im Winter reicht es (meist) nur eine Solarpaneel vom Schnee zu befreien. Der Wärmetransport zu den anderen, erledigt den Rest.
Sebastian R. schrieb: > So ziemlich überall heißt mehr Strom = mehr Wärme. Wo kommt die Energie für die zusätzliche Wärme her, wenn die Beleuchtung gleichbleibt?
Harald W. schrieb: > In diesem Fall stimmt das nicht. [Citation needed] Ja, ich kann mir schon vorstellen, dass es da ein paar Effekte gibt. Aber um Welche Größenordnungen geht es da?
Hanky schrieb: > Wo kommt die Energie für die zusätzliche Wärme her, wenn die Beleuchtung > gleichbleibt? > Das ist allerdings ein sehr gutes Argument, das mir einleuchtet. Faszinierend.
Äh. Oder doch. Wenn ein Solarpanel in der Sonne liegt und keine Leistung entnommen wird, erwärmt die Einstrahlung es solange, bis über Abstrahlung, Wärmeleitung an die umgebende Luft und Konvektion ein Gleichgewicht herrscht. "Kein Leistung entnehmen" heißt entweder, es gar nicht angeschlossen haben oder der Solarladeregler schaltet bei Volladung des angeschlossnen Akkus "frei" Wenn der Laderegler das Panel kurzschließt (sehr häufige Variante), dann fließt zwar Strom, aber dieser Strom verursacht weder in den leitungen noch in dem kurzschließenden Transistor nennenswert Leistung, weil keine Spannung. Die Leistung wird im Innenwiderstand des Panels verbraten und bleibt also wieder im Panel. ABER: Wenn dem Panel bei seinem optimalen Arbeitspunkt Strom bei guter Arbeitsspannung entnommen wird, wird gemäß dem Wirkungsgrad des Panels (~15%) ein Teil der von der Sonne eingestrahlten Leistung woanders hintransportiert. Das Panel müßte kühler werden.
Nochmal nachgedacht schrieb: > ABER: Wenn dem Panel bei seinem optimalen Arbeitspunkt Strom bei guter > Arbeitsspannung entnommen wird, wird gemäß dem Wirkungsgrad des Panels > (~15%) ein Teil der von der Sonne eingestrahlten Leistung woanders > hintransportiert. Anderseits hat die Sonne etwa 1.3kW/m². Und davon wird ja höchstens ein Bruchteil in elektrische Leistung umgewandelt. Das heißt, es gibt genug Sonnen-Leistung, um die Zelle warm zu halten.
Sebastian R. schrieb: > Harald W. schrieb: > In diesem Fall stimmt das nicht. > > [Citation needed] > > Ja, ich kann mir schon vorstellen, dass es da ein paar Effekte gibt. > Aber um Welche Größenordnungen geht es da? Um etwa 1W/W. Das was an el.leistung ab geht, fehlt als Wärme. Das heißt aber nicht, dass die Solarzelle kühlt oder kühler wird.
A. S. schrieb: > Das was an el.leistung ab geht, fehlt als Wärme. > > Das heißt aber nicht, dass die Solarzelle kühlt oder kühler wird. Das verstehe ich jetzt nicht.
Also wenn sie in der Sone liegt und KEINE elektrische Leistung abgibt, wird sie heiß. Wenn sie elektrische Leistung abgibt, wird sie etwas weniger heiß.
Hanky schrieb: > Wo kommt die Energie für die zusätzliche Wärme her, wenn die Beleuchtung > gleichbleibt? Aus Wellenlängen, die normalerweise nicht zur Erwärmung beitragen, aber durch physikalische Effekte zum Strom gemacht werden, der durch seinen Fluß an irgendwelchen Innenwiderständen das Panel erwärmt. Nochmal nachgedacht schrieb: > Also wenn sie in der Sone liegt und KEINE elektrische Leistung abgibt, > wird sie heiß. > Wenn sie elektrische Leistung abgibt, wird sie etwas weniger heiß. Gibt es dazu irgendwelche belastbare Referenzen oder Messungen? Der eigentliche Witz sind ja die unterschiedlichen Wellenlängen, die da reinspielen. Und es wird eben das UV-Licht (das die Zelle erstmal nicht erwärmt) noch zusätzlich zur "normalen" Erwärmung durch infrarote Strahlung in Strom umgewandelt, der dann durch das Panel fließt.
Welche Wellenlängen werden denn nun bei Leistungsentnahme weniger stark von der Solarzelle abgegeben? IR und/oder sichtbares Licht und/oder UV?
Sebastian R. schrieb: > Anderseits hat die Sonne etwa 1.3kW/m². Und davon wird ja höchstens ein > Bruchteil in elektrische Leistung umgewandelt. Das heißt, es gibt genug > Sonnen-Leistung, um die Zelle warm zu halten. Nun, ob diese "Abkühlung" mit dem Thermometer messbar ist, ist eine andere Frage.
Das ist eine sehr interessante Frage! Da soll noch mal einer sagen, es würden hier nur dumme Fragen gestellt :-) Ich schließe mich den Leuten an, die sagen sie müsste kühler werden. Solarzellen arbeiten ja im sichtbaren Spektrum, und würde eine unbelastete Solarzelle die nicht absorbierte Lichtenergie reflektieren, muss man das sehen. Tut man aber definitiv nicht. Ein Effekt, dass das in andere Wellenlängen wie UV oder Infrarot (außer Wärmestrahlung - die meine ich damit nicht!) umgewandelt wird, ist mir nicht bekannt. Also muss die Energie als Wärme weg. Kombiniert, Strahlung und normal per Luft. Harald W. schrieb: > Nun, ob diese "Abkühlung" mit dem Thermometer messbar ist, > ist eine andere Frage. Solarzellen haben Wirkungsgrade im Bereich von 20%. Also müsste man das recht einfach messen können. Hab leider kein Modul hier :-(
soso... schrieb: > Ich schließe mich den Leuten an, die sagen sie müsste kühler werden. Oh nein, das war jetzt sehr schlecht formuliert, sorry. Das klingt nach dem üblichen Eso-Mist. Ich meine natürlich : Sie müsste sich belastet weniger erwärmen als unbelastet.
Harald W. schrieb: > Nun, ob diese "Abkühlung" mit dem Thermometer messbar ist, > ist eine andere Frage. die höhere Temperatur ohne elektrische Leistungsabgabe ist deutlich messbar. Siehe z.b. Abb. 4 in https://static-int.testo.com/media/69/da/eea8d60db98c/praxisratgeber-photovoltaik-2015.pdf Lothar M. schrieb: > Und es wird eben das UV-Licht (das die Zelle erstmal nicht > erwärmt) noch zusätzlich zur "normalen" Erwärmung durch infrarote > Strahlung in Strom umgewandelt, der dann durch das Panel fließt. ?? der allergrößte Strahlungsanteil, der absorbiert wird, führt zur Erwärmung. Das gilt auch für die Strahlungsanteile, die kürzerwellig sind, als es für den Bandabstand eigentlich nötig wäre. Ein Teil der Energie geht dann in die Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares. Dieser Teil kann "extern angezapft" werden wenn die Solarzelle Leistung abgibt. Gibt man diesen Anteil der Energie nicht nach außen ab, dann wird er im Modul früher oder später doch wieder in Wärme umgesetzt (durch nichtstrahlende Relaxation an Störstellen). Und spätestens wenn die Spannung so weit ansteigt, dass die Durchlassspannung des Moduls überschritten wird (was im Leerlauf recht schnell passiert) führt jedes weitere absorbierte Photon zu einer Strombeheizung des Moduls. Der "überschüssige" Energieanteil der UV-Strahlung (also Photonenenergie minus Bandabstand) führt dazu, dass das Elektron-Loch-Paar nicht direkt an der Bandkante entsteht sondern höher ins jeweilige and angeregt wird. Das relaxiert dann aber sofort zu Bandkante rutner - und die Überschussenergie führt zur Aufwärmung des Moduls. Klar gibt es auch Strahlung, die nicht zur Erwärmung beiträgt (weil sie so langwellig ist, dass sie nicht absorbiert wird. Oder so kurzwellig, dass ein wesentlicher Teil ihrer Energie in Kristalldefekte umgesetzt wird). Das gilt aber praktisch unabhängig davon, ob dem Solarmodul elektrische Energie entnommen wird oder nicht.
Ich behaupte mal, das Paneel wird bei Stromfluß etwas wärmer. Der Innenwiderstand ist wegen der dünnen Sammelelektroden höher als gedacht (habe ich noch nicht gemessen). Der Eigenwiderstand des Siliziums kommt noch hinzu. Die eingestrahlte Leistung bliebe konstant. Fließender Strom erwärmt die dünnen Elektroden und auch die Ableitelektroden, obwohl die mit Kupferband (hat aber nur 0,1x2 mm) verstärkt sind. Dazu kommt noch etwas Lötzinn. 5 A entnommener Strom heizen das bestimmt weiter auf, als wenn gar kein Strom fließt. Gruß - Werner
soso... schrieb: > Solarzellen arbeiten ja im sichtbaren Spektrum, und würde eine > unbelastete Solarzelle die nicht absorbierte Lichtenergie reflektieren, > muss man das sehen. Das kann man ja auch. Oder kannst Du die montierten Solarzellen nicht sehen? Ich würde sagen, der weitaus meiste Teil, der von der Sonne emittierten, sichtbaren Strahlung wird sowieso in Wärme umgewandelt und als solche vwieder abgestrahlt. > Ein Effekt, dass das > in andere Wellenlängen wie UV oder Infrarot (außer Wärmestrahlung - die > meine ich damit nicht!) umgewandelt wird, ist mir nicht bekannt. Wärmestrahlung und Infrarot ist das gleiche. Eine Umwandlung kann normalerweise nur von kürzerer zu längerer Wellenlänge erfolgen. Deshalb kann sichtbares Licht normalerweise nicht in UV, wohl aber in IR umgewandelt werden. So etwas nennt man dann Treibhauseffekt. > Also muss die Energie als Wärme weg. Kombiniert, Strahlung und normal > per Luft. So isses.
Wo bleiben eure physikalischen Grundkenntnisse? Nochmal nachgedacht hat es in seinem Beitrag #5819594 vollkommen korekt wiedergegeben! Energiebilanz: Im thermischen Gleichgewicht geht in ein System genau so viel Energie hinein wie hinaus. Egal, auf welchem Weg. Hinein geht die Strahlungsleistung der Sonne. Hinaus geht sie komplett als Wärme. Es sei denn, die Leistung findet einen anderen Weg. Hier den elektrischen. Wenn 20% der Sonnenleistung als elektrische Leistung abgeführt wird, bleibt nur noch 80% zur Erwärmung. Dass es vielleicht nicht 20% sind, weil vielleicht als Bestrahlung nur der sichtbare Anteil gewertet wird, ist unerheblich (wäre aber Blödsinn). Dann sind es halt 95% zu 5%, aber das Prinzip bleibt. Die Temperatur der Solarzelle nimmt ab, wenn Leistung entnommen wird. Da muss man nicht vermuten und rätseln, das ist einfache Physik. (Und im Kurzschlussfall wird der Solarzelle ebenfalls keine Leistung entnommen, das wurde oben auch schon erklärt.)
Der Zahn der Zeit schrieb: > Die Temperatur der Solarzelle nimmt ab Die Temperatur nimmt dann ab, wenn die Zelle schon vorher in der Sonne war bei gleicher Stahlungsleistung und im thermischen Gleichgewicht. Legt man zwei Zellen frisch in die Sonne, eine belastet und die andere unbelastet, dann werden beide wärmer nur die belastete weniger schnell und sie erreicht das thermische Gleichgewicht bei einer niedrigeren Temperatur.
Udo S. schrieb: > Legt man zwei Zellen frisch in die Sonne, ... Stimmt. Korrekter hätte ich geschrieben: Das thermische Gleichgewicht stellt sich bei Solarzellen, die Leistung elektrisch abgeben, bei niedrigeren Temperaturen ein. Nach der Inbetriebnahme wird sie natürlich nicht kälter!
Wie ist denn der physikalische Prozess bei unbelasteten Solarzellen? Werden dennoch Elektronen auf höhere Bänder gehoben und fallen anschließend wieder in den "Grundzustand", wenn sie nicht "abgesammelt" werden? Dann besteht auch die Möglichkeit, dass die Energieanteile, die nicht elektrisch abgeführt werden, abgestrahlt werden, und nicht das Panel erwärmen. Selbst wenn dieser Vorgang infrarote Strahlung "produzieren" würde, würde das an der Temperatur der Panels nichts ändern - das Panel wäre für diesen Anteil ja gerade kein thermischer Strahler (eine rote LED ist ja auch nicht so heiß, dass sie rot glüht, sondern leuchtet aus anderen Gründen rot). MfG, Arno
Ja, ist wie beim Staubsauger: Die Energie die nicht abgeholt wird, wird auch nicht im System erzeugt. Die Solarzelle läuft quais leer. Ein Teil der Energi wird zurückgestrahlt, ein anderer in Wärme vernichtet. Das kompensiert sich, weil wärme Zellen einen schlechterem Wirkungsgrad haben. Um die Frage des TE konkret zu beantworten: Ja, bei Entzug von Strom wird die Zelle weniger warm.
Arno schrieb: > Wie ist denn der physikalische Prozess bei unbelasteten Solarzellen? > Werden dennoch Elektronen auf höhere Bänder gehoben und fallen > anschließend wieder in den "Grundzustand", wenn sie nicht "abgesammelt" > werden? Bei einem indirekten Halbleiter gibt es aber - exotische Tricks ausgenommen - keine strahlende Rekombination. Es entsteht bei der Rekombination daher nur Wärme.
Bello schrieb: > Ja, bei Entzug von Strom wird die Zelle weniger warm. In diesem Thread ist zwar bereits alles gesagt, aber noch nicht von allen. Wau. :-(
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