Ersatzschaltbild Solarzelle Verständnis

[Timm (Gast)]

Hi,

Ich habe irgendwie ein Verständnisproblem mit dem Ersatzschaltbild einer 
Solarzelle, wie in [1] dargestellt.

Das einfach ESB besteht aus einer idealen Stromquelle mit dem 
lichtabhäbgigen Strom i_ph und einer idealen Diode in Durchlassrichtung.
Nach meinem Verständnis sollte bei so einer Anordnung weder eine 
Leerlaufspannung noch ein Kurzschlussstrom messbar sein, da ja die 
ideale Diode immer den gesamten Strom der Quelle kurzschließt bei 
einer Vorwärtsspannung von Null.

Da helfen auch zusätzliche Widerstände und eine zweite Diode wie beim 
erweiterten ESB nichts, da sie wegen der idealen Diode unwirksam sind.

Nach meinem Verständnis müsste in den Zweig mit der idealen Diode noch 
eine Z-Diode in Sperrrichtung mit der Z-Spannung = Leerlaufspannung (ca. 
43 V) der Zelle geschaltet werden, damit diese an den Klemmen messbar 
wird.
Bei Belastung der Klemmen, wird ein Teil des Stromes an der Z-Diode 
vorbeigeleitet und die Spannung bricht ein, wie man das aus der 
Kennlinie einer realen Solarzelle kennt.

Wo liegt mein Denkfehler / Problem?

Beste Grüße, T.


[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle#Schaltbilder

[H. H. (Gast)]

Nein, keine ideale Diode, sondern eine reale Diode aus dem selben 
Halbleitermaterial wie die Solarzelle eben ist.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Timm schrieb:
> Das einfach ESB besteht aus einer idealen Stromquelle mit dem
> lichtabhäbgigen Strom i_ph und einer idealen Diode in Durchlassrichtung.
> Nach meinem Verständnis sollte bei so einer Anordnung weder eine
> Leerlaufspannung noch ein Kurzschlussstrom messbar sein, da ja die
> ideale Diode immer den gesamten Strom der Quelle kurzschließt bei
> einer Vorwärtsspannung von Null.

Mit "ideale Diode" ist hier eine Diode gemeint, die exakt der
Shockley-Gleichung gehorcht, also ohne Bahnwiderstand und dergleichen
(s. Formel zum Ersatzschaltbild).

[Günni (Gast)]

In dem Artikel ist unter "idealer Diode" zu verstehen, dass deren 
Spannungs- /Stromkennlinie den im zweiten Teil der Formel dargestellten 
Verlauf hat. Eine ideale Diode hat keinesfalls die Schwellspannung Null.

[Timm (Gast)]

Hm, ok Danke!

Für mein Verständnis hatte eine ideale Diode, den Kennlinienknick bei 
V_F = 0 und da eine unendliche Steigung.

[Jens G. (jensig)]

Günni schrieb:
> Eine ideale Diode hat keinesfalls die Schwellspannung Null.

Naja, wenn man im verlinkten Wiki-Artikel auf den Dioden-Link klickt, 
dann sieht man, daß die dort gemeinte ideale Diode durchaus den idealen 
Knick bei 0V hat.
Es ist also wieder mal eine Frage der Begriffsbestimmung, was man 
darunter so verstehen will. Im Falle der Photozelle gehorcht die ideale 
Diode jedenfalls der Shockley-Gleichung.

[Brüno (dominic_m833)]

Timm schrieb:
> Leerlaufspannung (ca. 43 V) der Zelle

Eine Zelle hat nur ~0,7V Leerlaufspannung.