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Solarzellen im Prüflabor: Ertrag von Solarzellen unter realen Bedingungen prognostizieren

Der zu erwartende Ertrag von Solarzellen muss künftig nicht mehr anhand ihres Verhaltens unter Standard-Testbedingungen abgeschätzt werden. Forscher der PTB können die Testbedingungen mit einem neuen Verfahren an das reale Klima am Einsatzort anpassen.

In einem Labor der PTB werden Solarzellen mit Weißlicht und einfarbigem Licht bestrahlt und kalibriert. Bildquelle: © PTB

Im Prüflabor der PTB: Die Standard-Messmethode für Solarzellen wurde von den Forschern abgewandelt. Sie können nun verschiedene Bedingungen simulieren und messen genauer.

Mit einem lasergestützten Differential-Spectral-Responsivity (DSR) Verfahren sind am Solarzellen-Messplatz der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) nun Vergleichsmessungen unter flexiblen Testbedingungen möglich. Variieren lässt sich beispielsweise die Solarzellen-Temperatur (15 ° bis 75 °C), die Wellenlänge, der Einfallswinkel des Lichts oder die Bestrahlungsstärke (0 bis 1100 W/m²). Betreiber von Solarzellen können im Prüflabor künftig Vergleichsmessungen verschiedener Solarmodule unter Bedingungen durchführen lassen, die auf die realen Klimaverhältnisse am Einsatzort angepasst sind.

Die Standard-Bedingungen für eine Messung der abgegebene Leistung einer Solarzellen im Prüflabor ist die Bestrahlung (mit 1000 W/m²) mit einem genormten Sonnenspektrum, das den spektralen Verhältnissen bei einem Sonnenstand von 48,19 ° Einstrahlungswinkel entspricht (‘Air Mass 1,5’). Die Sperrschicht der Solarzelle wird dabei auf 25 °C gehalten.

Zur Simulation dieser Bedingungen sah die übliche Methode (lampenbasierte Differential-Spectral-Respose) vor, das Spektrum einer Weißlicht-Leuchte mit einem Monochromator zu zerlegen und die einzelnen Spektralanteile in der nötigen Intensität über eine Optik auf die zu prüfende Zelle zu lenken. So wird das gewünschte Spektrum nach ‘Air Mass 1,5’ zusammengestellt. Die Norm-Intensität wird durch Überlagern dieses Spektrums mit Weißlicht hoher Intensität erreicht. Durch dieses Vorgehen ergibt sich für die Messung des Fotostroms eine relativ hohe Messunsicherheit, die mit der laserbasierten Variante der PTB-Wissenschaftler deutlich reduziert wird – die gesamte Messunsicherheit beträgt laut PTB weniger als 0,4 Prozent. Rekordwert.