Mein Projekt ist ein kleines autonomes Auto, dessen Akku sich über die beiden auf dem Dach befindlichen Solarzellen aufladen lässt.

Kenndaten der Solarzellen:

P = 2,5 Watt 
U = 5V
I = 500mA
Abmessungen 130mm x 150mm

Solarzellen sind aus einem Halbleiter aufgebaut dieser ist, meistens Silizium. Silizium ist ein 4-Wertiges Atom die Wertigkeit beschreibt die Anzahl der Elektronen, ein Halbleiter hat wie der Name schon sagt nur halb die Eigenschaften eines Leiters, er besitzt keine freien Elektronen, diese entstehen nur durch eingeführte Energie im Fall der Solarzelle ist diese Energie Licht, also Photonen. Das Silizium wird durch andere Atome so verändert, dass es entweder negativ oder Positiv geladen sein kann, dies nennt sich Dotierung. Durch die Dotierung entstehen dann zum einen eine p-Dotierung (Bohr-Atom) und eine n-Dotierung (Phosphor). Die Atome wollen eine chemische Stabilität erreichen. In reinem Silizium teilen sich vier Atome ihre acht Außenelektronen dadurch entsteht dann eine feste Gitterstruktur wird, nun in diese Struktur ein Phosphor Atom eingesetzt entsteht ein freies Elektron, wird ein Bohr Atom eingesetzt entsteht ein Loch, ein Elektron fehlt. In einer Solarzelle gibt es verschiedene schichten, die obere Schicht ist die n-Dotierte Schicht darunter liegt eine Grenzschicht(Neutral) sie ist der Übergang zwischen der n- und der p-Dotierten Schicht. Diese drei Schichten sind von zwei verbundenen Elektroden eingeschlossen. Durch unterschiedliche Potenziale entsteht über der Grenzschicht ein elektrisches Feld. Fallen nun Photonen auf die n-Dotierte Schicht werden bewegen sich die Elektronen bilden ein elektronen-, Loch-Paar das Stabile p-n Übergangsfeld hat dann die zentrale aufgebe dieses paar vom rekombinieren abzuhalten. Es entsteht ein Elektronenfluss, es entsteht elektrischer Strom dieser Elektronenfluss ist, ein ewiger Kreislauf.

Da das Shield mit 5-12V arbeitet benutze ich einen DC-DC Step-up-Booster, der die Spannung der Akkus auf etwa 7V hochtransformiert. Hierfür verwende ich den Baustein MT3608.

Der Gleichspannungswandler kann eine Eingangsspannung von 2-24V in eine Ausgangsspannung von 3-28V hochtransformieren, der Strom beträgt 2A. Er besteht aus einer Spule die durch eine in Reihe geschaltete Diode einen Kondensator auf die Eingangsspannung Ue auflädt, wenn der Transistor gesperrt ist. Wird der Transistor geschaltet fließt ein Strom durch die Spule und es bildet sich ein Magnetfeld. Die Spannung, die an der Spule abfällt lässt sich wie folgt berechnen: Wenn der Transistor nun wieder sperrt, steigt die Spannung an der Diode auf die Eingangsspannung, das Magnetfeld an der Spule bricht zusammen und es wird eine hohe Spannung induziert, die sich zu der Eingangsspannung addiert, die größere Spannung an der Anode hat dann zur Folge das die Diode sofort leitend wird. Dadurch lädt sich der Kondensator weiter auf und die Ausgangsspannung Ua ist größer als die Eingangsspannung.