Aufbau eines Messplatzes zur elektrischen und thermografischen

 Aufbau eines Messplatzes zur elektrischen und
thermografischen Charakterisierung von Solarzellen
FH-Betreuer: Prof. (FH) Univ. Doz. Mag. Dr. Günther Hendorfer
Autor: Thorsten Schulte
Einführung – Unternehmensprofil
Am Research Center am FH OÖ Campus Wels stehen Forschung & Entwicklung ganz im Zeichen von Technik
und Umweltwissenschaften. In den Forschungsschwerpunkten “Automatisierungstechnik und Simulationen“,
“Mess- und Prüftechnik“, “Werkstoff- und Produktionstechnik“ sowie “Energie und Umwelt“ entwickeln
ProfessorInnen und wissenschaftliche MitarbeiterInnen praxisorientiert Technologien, die Unternehmen direkt
umsetzen können.
Projektbeschreibung
Eine der umweltfreundlichsten Arten Strom zu erzeugen besteht darin, die Sonnenstrahlung in elektrische
Energie umzuwandeln. Hierzu werden Solarzellen benutzt. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad mit diesen
Halbleiterbauelementen zu erreichen muss sichergestellt werden, dass die Solarzellen möglichst fehlerfrei aus
der Produktion kommen. Eine schnelle und zerstörungsfreie Prüfung (NDT) dieser Bauteile bietet die Lock-in
Thermografie. Hierbei wird ein sich periodisch wiederholendes Anregungssignal ins Bauteil eingekoppelt und mit
einer Thermografiekamera die Änderung der Temperatur an der Oberfläche registriert. Wird ein elektrisches
Signal zur Anregung benutzt, spricht man von “Dark Lock-in Thermography (DLIT)“. Bei Modulation der
Beleuchtung handelt es sich um “Illuminated Lock-in Thermography (ILIT)“.
Aufgabenstellung
Das erste Ziel des Projekts ist es, einen Messplatz zur elektrischen und thermografischen Charakterisierung von
Solarzellen aufzubauen. Dafür sollen Messaufbauten realisiert werden, die es ermöglichen, die I-U-Kennlinie
einer Solarzelle aufzunehmen, die Lock-in-Thermografie bei Modulation des Durchlass- bzw. Sperrstroms zu
betreiben und die es erlauben, die Lock-in Thermografie bei Modulation der Beleuchtung durchzuführen. Ein
weiteres Ziel des Projekts besteht darin, Messungen durchzuführen und diese entsprechend auszuwerten.
Durchgeführte Arbeiten
Um sich mit der Theorie der Lock-in Thermografie, sowie mit der Physik der Solarzelle vertraut zu machen, war
eine ausführliche Literaturstudie erforderlich. Danach sind die ersten Messschaltungen entworfen, aufgebaut und
getestet worden. Im Anschluss daran wurden die ersten Messungen an polykristallinen Silizium Solarzellen
durchgeführt. Mittels MATLAB wurde ein Auswertungsprogramm mit grafischer Benutzeroberfläche geschaffen,
um die aufgenommenen Daten der Kamera auswerten zu können. Zuletzt erfolgte eine Auswertung und
Interpretation der Messergebnisse.
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Erzielte Ergebnisse
Es konnte ein Messplatz zur elektrischen und thermografischen Charakterisierung von Solarzellen realisiert
werden. Desweitern wurden mit der erstellten Auswertesoftware die ersten Messergebnisse generiert, wobei
Fehler in den Solarzellen, sogenannte Shunts, detektiert und graphisch dargestellt werden konnten.
Thorsten Schulte
Fürth 17
4707 Schlüßlberg
Studiengang: Automatisierungstechnik
Studienzweig: Sensorik und Mikrosysteme
Ausbildung: Energieelektroniker (Betriebstechnik)
Fachschule für Technik (Abendform)
Bachelor-Studiengang Automatisierungstechnik
FH OÖ Forschung & Entwicklungs GmbH
Research Center Wels
Franz-Fritsch-Strasse 11 / Top 3
4600 Wels