Die Lernenden verbinden eine beleuchtete Solarzelle mit einem Elektromotor und beobachten dessen Drehung. Durch Vertauschen der Motoranschlüsse erkennen sie zusätzlich die Abhängigkeit der Drehrichtung von der Polung. So verfolgen sie die Energieumwandlung von Lichtenergie über elektrische Energie bis zur mechanischen Energie und beschreiben die Beobachtungen kausal.

Die Lernenden schalten eine Solarzelle mit einer Spannungsquelle und einem Elektromotor zusammen. Sie vergleichen das Verhalten bei unterschiedlicher Polung sowie bei beleuchteter und verdunkelter Solarzelle. An der Motorbewegung erschließen sie die Diodenwirkung und erklären, wie stärkere Beleuchtung in Sperrrichtung den Widerstand und den Stromfluss beeinflusst.

Die Lernenden messen die Leerlaufspannung einer beleuchteten Solarzelle. Anschließend decken sie mit Kohleelektroden zuerst die Hälfte und dann drei Viertel der Zellfläche ab und tragen die Messwerte tabellarisch ein. Der Vergleich zeigt, dass sich die Leerlaufspannung trotz verringerter aktiver Fläche nur wenig ändert; dabei wenden sie ein bekanntes Mess- und Auswerteverfahren an.

Die Lernenden bestimmen den Kurzschlussstrom einer beleuchteten Solarzelle. Durch das schrittweise Abdecken der Hälfte und anschließend drei Viertel der Oberfläche verändern sie gezielt die aktive Zellfläche. Sie dokumentieren die Stromstärken tabellarisch und leiten aus den Daten den Zusammenhang zwischen beleuchteter Fläche und Kurzschlussstrom ab.

Die Lernenden beleuchten eine Solarzelle nacheinander aus 10, 20 und 30 cm Abstand. Für jeden Abstand messen sie sowohl die Leerlaufspannung als auch den Kurzschlussstrom und stellen beide Größen tabellarisch gegenüber. Die Daten zeigen unterschiedliche Abhängigkeiten: Die Spannung ändert sich nur wenig, während der Kurzschlussstrom mit wachsender Beleuchtungsstärke zunimmt; diesen Zusammenhang identifizieren und erklären sie.

Die Lernenden beleuchten eine Solarzelle bei konstantem Abstand aus Winkeln von 90°, 45° und 20°. Für jede Ausrichtung messen sie den Kurzschlussstrom und vergleichen die Werte. Sie erkennen den senkrechten Lichteinfall als günstigste Ausrichtung und übertragen den Zusammenhang zwischen Einfallswinkel und Leistung auf die Orientierung von Solarmodulen.

Die Lernenden messen bei drei Abständen zur Lichtquelle jeweils Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom der Solarzelle. Aus den Wertepaaren berechnen sie den inneren Widerstand und dokumentieren Spannung, Stromstärke und Widerstand gemeinsam. Damit wenden sie ein mathematisches Auswerteverfahren auf Messdaten an und zeigen quantitativ, dass der Innenwiderstand bei geringerer Beleuchtungsstärke zunimmt.

Die Lernenden schalten nacheinander zwei, drei und vier Solarzellen in Reihe und messen jeweils die Leerlaufspannung. Sie vergleichen die Messwerte mit der Spannung einer einzelnen Zelle und erfassen die Ergebnisse in einer Tabelle. Daraus entwickeln sie ein einfaches Modell der Spannungsaddition und nutzen es, um die Gesamtspannung bei gleichmäßiger Beleuchtung vorherzusagen.

Die Lernenden verbinden vier Solarzellen in Reihe und schließen eine LED mit korrekter Polung an. Bei ausreichender Beleuchtung erzeugt die Reihenschaltung die zum Leuchten erforderliche Spannung. An dieser technischen Anwendung verfolgen sie die Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie und anschließend in Licht und übertragen das Prinzip auf Beleuchtung abseits des direkten Sonnenlichts.

Die Lernenden messen zunächst den Kurzschlussstrom einer einzelnen Solarzelle bei 20 cm Abstand zur Lichtquelle. Danach verbinden sie zwei gleich beleuchtete Zellen parallel und bestimmen die veränderte Stromstärke. Aus dem Vergleich erschließen sie, dass die Parallelschaltung die wirksame Fläche und den Kurzschlussstrom vergrößert, während die Leerlaufspannung gleich bleibt.

Die Lernenden verschalten vier Solarzellen zu zwei Reihenpaaren und verbinden diese anschließend parallel. Mit der kombinierten Schaltung betreiben sie einen Elektromotor und verändern den Abstand zur Lichtquelle. Sie erschließen, wie Reihen- und Parallelschaltung gemeinsam Spannung und Stromstärke für eine höhere nutzbare Leistung bereitstellen, und wenden dieses Modell auf den Aufbau eines Solarmoduls an.

Die Lernenden schalten sechs Solarzellen in Reihe und verbinden sie mit zwei Kohleelektroden in einer Natriumchloridlösung. Während der Bestrahlung mit Sonnenlicht beobachten sie die Gasbläschenbildung an einer Elektrode als sichtbares Zeichen der Stoffumwandlung. Die Anordnung verknüpft photovoltaische Stromerzeugung mit Elektrolyse und ermöglicht es, Beobachtung und Interpretation experimenteller Daten klar zu unterscheiden.