PTB-Forscher messen Ertrag von Solarzellen mit bisher unerreichter Genauigkeit

Wissenschaftlern der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) ist es gelungen, mittels eines laserbasierten spektralen Messverfahrens Solarzellen so umfassend zu charakterisieren, dass sich ihr Ertrag für jede beliebige klimatische Bedingung berechnen lasse, berichtet die PTB.

Kalibrierung von Referenzsolarzellen bei Standard-Testbedingungen
Möglich sei dies durch die Kalibrierung von Referenzsolarzellen bei Standard-Testbedingungen (STC) mit einer weltweit einmaligen Messunsicherheit von weniger als 0,4 Prozent, betonen die Forscher.
Für Vergleichsmessungen verwenden die Braunschweiger Wissenschaftler das „Differential-Spectral-Responsibility“-(DSR)-Verfahren, das jüngst zum Laser-DSR-Verfahren weiterentwickelt wurde. Damit lassen sich die Testbedingungen an reale klimatische Bedingungen anpassen, beispielsweise an Solarzellen-Temperaturen zwischen 15 °C und 75 °C und eine Bestrahlungsstärke von 0 W/m² bis über 1.100 W/m².
Zudem können die Forscher die Wellenlänge und den Einfallswinkel des Lichts variieren. Alle diese Messungen erlauben schließlich einen Vergleich der Leistungsfähigkeit verschiedener Solarzellen. „So können Betreiber von Solaranlagen künftig von Kalibrierlaboratorien prüfen lassen, welches Modul für das jeweilige Klima vor Ort am besten geeignet ist“, heißt es in der Pressemitteilung.

Vergleich mit dem herkömmlichen DSR-Verfahren
Bei herkömmlichen (lampenbasierten) DSR-Verfahren wird Weißlicht in Wellenlängen zerlegt und in kleinen Portionen auf die Solarzelle gelenkt. So lassen sich alle Farben von ultraviolettem bis infrarotem Licht einstellen. Gleichzeitig wird die Zelle mit weißem Licht bestrahlt, denn nur so werden die für die Messung benötigten 1.000 Watt pro Quadratmeter erreicht. Doch dabei entsteht ein Problem: Der durch Weißlicht erzeugte Strom ist um bis zu eine Milliarde Mal größer als der durch einfarbiges Licht erzeugte Strom. Bei den Messungen stört dann der große Strom das Signal des kleinen Stroms (Signal-zu-Rausch-Problem).
Mit dem laserbasierten DSR-Verfahren kann der Störfaktor je nach Wellenlänge laut PTB um das 100- bis 10.000-fache reduziert werden.

30.05.2016 | Quelle: PTB | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH