Fortgeschrittenes Niveau

Umgedrehtes Lernen

Ziel. Bereiten Sie sich auf die Diskussion im Unterricht vor, indem Sie die Abfolge Photon → Absorption → Ladungstrennung → Stromfluss und die physikalischen/technischen Zusammenhänge in photovoltaischen Systemen verstehen.

Aufgaben (einzureichen als 1–2-seitiger Bericht oder 6–8 Folien):

1.     Kurze Lektüre zur Struktur einer Silizium-Solarzelle und dem Weg der Photonen. Hervorheben: Antireflex-Beschichtung, N-Typ-Schicht, PN-Übergang, P-Typ-Schicht, Metallkontakte.

  1. Arbeitsblatt "N-Typ vs. P-Typ Silizium": füllen Sie eine Tabelle aus mit:
    • Dotierungselement (Phosphor/Boron)
    • Hauptladungsträger (Elektronen/Löcher)
    • Rolle bei der Ladungstrennung
    • Position in der Zellstruktur (oben/unten)
  2. PhET Halbleiter-Simulation: erstellen Sie zwei Screenshots -
    a. Intrinsisches (undotiertes) Silizium: beobachten Sie Energiebänder und das Fehlen freier Ladungsträger
    b. Dotiertes Silizium (N+P-Übergang): beobachten Sie Bandverbiegung, eingebautes elektrisches Feld und Ladungstrennung unter Beleuchtung
  3. Kurze Synthese (max. 120 Wörter): erklären Sie mit eigenen Worten, wie die Solarzelle das Sonnenlicht nicht wie ein Thermopanel „sammelt“, sondern Photonenenergie durch Quantenabsorption und Übergangsphysik in getrennte elektrische Ladungen umwandelt.
  4. Drei Reflexionsfragen:
    • Eine zu Quantenphysik: Warum muss die Photonenenergie die Bandlücke übersteigen?
    • Eine zu Materialwissenschaft: Wie erzeugt Dotierung ein elektrisches Feld?
    • Eine zu Systemtechnik: Warum erzeugen Solarmodule Gleichstrom, aber Haushalte nutzen Wechselstrom?

Abgabe. Laden Sie das PDF oder die Folien vor der Unterrichtsstunde im Klassenkanal hoch.