Versuch: Photovoltaik (PVM)

Versuch: Photovoltaik (PVM)
Physikpraktikum
Teilnehmer: Arthur Halama
858808
Cristoph Hansen 874837
Der Versuch Photovoltaik (PVM) befasst sich mit der Untersuchung von Photovoltaik-Modulen. Zu
diesem Zweck werden die I-U-Kennlinien der Module unter verschiedenen Gesichtspunkten und
Bedingungen aufgenommen und mit einander verglichen. Der gesamte Messaufwand umfasste:
- Probemessungen zur Vertrautmachung mit und ohne Hilfsnetzgerät,
- Messungen der Temperaturabhängigkeit eines Moduls,
- Messungen zum quantitativen Vergleich aller Module,
- Messungen zur Untersuchung des Verhalten bei Abschattung zweier Module
- Messungen zur Untersuchung der Eigenschaften einer Reihen- und Parallelandordnung von
Photovoltaikmodulen.
Zur quantitativen Messung einer I-U-Kennlinie eines PV-Moduls bestrahle man das Modul mit
möglichst homogenem Licht eines Sonnenlichtsimulators und stelle eine gleichmäßige
Temperaturverteilung bereit. Über einen veränderlichen Lastwiderstand lasse man die Spannung des
PV-Moduls abfallen und messe die Spannung sowie den Strom der Schaltung. Die Aufnahme erfolgt
über den Laborrechner und das Programm LabView.
Die Untersuchungen zur Temperaturabhängigkeit ergaben lineare Abfälle der maximalen Leistung,
der Leerlaufspannung, des Füllfaktor, des Wirkungsgrades und des optimalen Lastwiderstands und
einen linearen Anstieg des Kurzschlussstromes.
Der quantitative Vergleich der Module ergab folgende Ergebnisse:
Module
Pmax / W
RPmax / Ω
FF / %
η/%
c-Si
mc-Si
15,78
8,21
63,1
9,0
CIS
15,99
11,05
69,4
6,7
6,40
24,50
53,2
6,1
sun-web
26,39
0,49
50,8
8,9
Die Abschattung der Module zeigte folgende Resultate:
Abschattung
ohne
einfache
zweifache
Pmax (mc-Si)/W
17,38
8,11
7,97
Pmax (c-Si)/W
16,41
1,44
0,64
Ein PV-Modul mit Schutzdiode ist nach den Messergebnissen besser geeignet um trotz Abschattung
elektrische Leistung zu liefern.
Mit dem Verschalten der PV-Module gelangten wir zu folgenden Ergebnissen:
Verschalt.
Pmax / W
Uoc / V
Isc / A
RPmax /Ω
η /%
c-si(allein)
19,71
18,24
1,522
10,32
11,2
mc-si(allein) parallel
17,89
31,60
18,74
16,88
1,327
2,934
12,76
5,08
7,6
7,7
Reihe
33,85
35,02
1,574
23,39
8,2
1
Theoretischer Hintergrund:
Eine Photovoltaik-Zelle ist ein elektrisches Bauelement, das durch kurzwellige elektromagnetische
Strahlung elektrische Energie bereitstellen kann. Einfallendes Licht erzeugt freie Ladungsträgerpaare
(Löcher und Elektronen), welche durch den pn-Übergang nicht wieder rekombinieren können und so
zu einer elektrischen Spannung an den Polen führen.
Die maximale elektrische Leistung, die von einer Zelle geliefert werden kann, ist von dem optimalen
Widerstand abhängig, der zu einer größtmöglichen Strom-Spannungs-Kombination führt. Der
Füllfaktor gibt dabei das Verhältnis der maximalen Leistung zur theoretischen idealen maximalen
Leistung an. Dabei besteht letztere aus dem Produkt der Leerlaufspannung und des
Kurzschlussstromes. Der Füllfaktor stellt damit ein Maß für die Güte einer Zelle dar.
Der Wirkungsgrad hingegen errechnet sich aus dem Verhältnis der maximalen Leistung zu der
Strahlleistung, welche auf die Zelle trifft.
Da es sich bei einer PV-Zelle um ein Halbleiterbauelement handelt, zeigt sie ein
temperaturabhängiges Verhalten, das im folgendem näher untersucht wird.
PV-Module, welche mehrere PV-Zellen in einem Panel verbinden, sind häufig mit Schutzdioden
versehen. Für den Fall einer partiellen Abschattung eines Moduls kann dieses dennoch elektrische
Energie liefern. Zum quantitativen Vergleich von Modulen mit und ohne Schutzdiode werden diese
ebenfalls untersucht und die Ergebnisse gegenübergestellt.
Durchführung:
Um Aussagen zu der Charakteristik eines Moduls treffen zu können werden I-U-Kennlinien
aufgenommen. Dies geschieht indem man die Spannung und den Strom über einen veränderlichen
Lastwiderstand misst, wobei der Strom indirekt als Spannungsabfall über einen Messwiderstand
gemessen wird. Beide Spannungen werden vom Laborrechner durch über ein digitales Multimeter
gemessen, direkt verarbeitet und gespeichert. Damit man jeweils die vollständigen Kennlinien
aufnehmen kann, wird ebenfalls eine Hilfsspannungsquelle zugezogen. So können ebenfalls
Messungen im negativen Spannungsbereich sowie im negativen Strombereich realisiert werden.
Die Schaltung für alle Kennlinienmessungen entsprach diesem Schaltbild.
2
Die Kennlinie bestand aus drei Teilen. Der negative Spannungsbereich wurde gemessen indem die
Hilfsspannungsquelle als Energiequelle eingesetzt wurde. Damit ließ sich über den Punkt des
Kurzschlusses hinaus messen. Der zweite Teil wurde durch Hochfahren des Lastwiderstandes
gemessen. Der letzte Teil ergab sich, indem die Spannungsquelle nun als Energiesenke wirkt. Auf
diese Weise erhielt man Messpunkt, die über den Punkt der Leerlaufspannung gingen.
Die Hilfsspannungsquelle unterstützte die Messung im Bereich von etwa -2V bis 0V im negativen
Spannungsbereich und mit einem Strom von 0 bis -1A. Der Lastwiderstand bestand aus 3
Reihenwiderständen mit unterschiedlichen Widerstandswerten(8 Ω, 27Ω und 1000Ω). Der
Widerstand wurde für die Messung von etwa 0 Ω bis zum Maximalwert gefahren. Der Bereich der
maximalen Leistung erfolge dafür jedoch in genügend feinen Abständen, da die Messkurve an dieser
Stelle einen unstetigen Verlauf einnimmt.
Das Messverfahren galt für alle Messungen bis auf die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit.
Durch den raschen Temperaturanstieg ersparten wir uns den Quadranten des negativen
Spannungsbereiches. Zur Durchführung der Messreihen zur Temperaturabhängigkeit wurden 5°C
Intervalle angestrebt, ansonsten sollten die restlichen Messungen möglichst unter gleichen
Voraussetzungen durchgeführt werden.
Letztlich sorgten Ventilatoren für eine erzwungene Luftkonvektion, um die Temperaturverteilung zu
homogenisieren und die Bestrahlung erfolgte über 18 500W Halogenlampen.
Der Versuchsaufbau gestaltete sich entsprechend der Skizze:
3
Messergebnisse:
Messung der Temperaturabhängigkeit
1,8
1,6
Alle I-U-Kennlinien über den Temperaturverlauf
1,4
I /A
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-3
2
7
U/V
12
17
In diesem Diagramm sind die IU-Kennlinien im über den Temperaturverlauf aufgetragen.
Entsprechend des Diagrammes sinken die Leerlaufspannungen bei steigender Temperatur.
Gleichzeitig steigen die Kurzschlussströme mit dem Temperaturanstieg.
Effektiv überwiegt der Spannungsverlust, weshalb zu Leistungseinbußen und damit einer Füllfaktorund Wirkungsgradminderung kommt.
Der Spannungsanstieg beruht auf den Halbleitereigenschaften der Solarzelle. Mit steigender
Temperatur werden mehr Elektronen auf ein höheres Niveau gehoben, wodurch energieärmeres
Licht ebenfalls der Stromerzeugung dienen kann.
Die höheren kinetischen Energien der Ladungsträger in der Zelle führen allerdings auch zur Erhöhung
des Dunkelstroms, was sich in einer Absenkung der Leerlaufspannung bemerkbar macht.
Temperaturverlauf t)
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
00:00:00 00:02:53 00:05:46 00:08:38 00:11:31 00:14:24 00:17:17 00:20:10 00:23:02
t / min'sec
/ °C
Temperaturverlauf (t)
Dem graphisch dargestellten Temperatur-Zeitverlauf entnimmt man, dass die Messreihen
zur Temperaturmessung bei stetig steigender Temperatur der Module aufgenommen
wurden.
4
Funktion des Kurzschlussstromes Isc
über die Temperatur Theta
1,64
1,62
1,6
1,58
Isc / A
1,56
1,54
1,52
1,5
1,48
1,46
1,44
30
40
50
60
70
80
Theta / °C
Die Darstellung des Kurzschlussstromes Isc über die Temperatur zeigt den bereits angesprochenen
Anstieg. Dieser scheint in diesem Rahmen linear zu verlaufen.
20
Funktion der Leerlaufspannung über die Temperatur
19,5
19
Uoc / V
18,5
18
17,5
17
16,5
16
15,5
15
30
35
40
45
50
55
Theta / °C
60
65
70
75
80
Der ebenfalls bereits erläuterte Spannungsabfall über den Temperaturanstieg lässt sich in diesem
Diagramm gut erkennen. Auch dieses Verhalten schein in dem gewählten Messbereich linear.
5
20
Funktion der maximalen Leistung
über die Temperatur
19,5
19
Pmax / W
18,5
18
17,5
17
16,5
16
15,5
15
30
40
50
Theta / °C
60
70
80
Der Stromanstieg und Spannungsabfall verlaufen nicht verhältnismäßig. Da die Spannung am PVModul stärker abfällt als der Strom steigt, sinkt effektiv die maximale Leistung, die das Modul liefern
kann.
11,50%
Funktion des Wirkungsgrades
über die Temperatur
11,00%
10,50%
eta
10,00%
9,50%
9,00%
8,50%
8,00%
30
35
40
45
50
55 / °C
Theta
60
65
70
75
80
Die erläuterten Effekte tragen letztlich zum Abfall des Wirkungsgrades und des Füllfaktors bei.
6
0,72
Funktion des Füllfaktors über
die Temperatur
0,71
0,7
0,69
0,68
FF
0,67
0,66
0,65
0,64
0,63
0,62
0,61
30
40
50
Theta / °C
60
70
80
Da die gesamte IU-Kennlinie ihre Form mit einer Temperaturänderung ändert, sinkt der Füllfaktor
des Moduls ebenfalls mit einer steigenden Temperatur.
Bei dem vermessenen Modul handelt es sich um das c-Si-Photovoltaik-Modul
(Abmessungen diese Moduls a=0,43m, b=0,51m => A=0,22m²).
Die mittlere Bestrahlung wurde mit E = 803 W/m^2 als konstant angenommen.
7
P(U) exemplarisch
20
Pmax(U) über
verschiedene Temperaturen
15
P/W
10
5
0
-5
0
-5
5
10
15
20
U/V
Der Verlust der maximalen Leistung lässt sich in diesem Diagramm gut erkennen. Zwischen 0V und
etwa 10V verhalten sich die Kennlinien annähernd ähnlich doch wird schnell das Maximum der
Leistung bei hoher Temperatur erreicht. Die weiteren Maxima verschieben sich entsprechend weiter
dem annähernd linearen Verlauf entlang.
7
Diskussion:
Anhand der Messdaten lässt sich eine hohe Temperaturempfindlichkeit des Moduls
feststellen, da sich über eine Temperaturdifferenz von 50°C sichtbare Änderungen in
den jeweiligen Diagrammen zeigen.
Die Abhängigkeiten betragen jeweils:
Isc/= 0,0038 A/Kein Anstieg um 12%
Uoc/= -0,082 V/K => ein Abfall um 20%
Pmax/= -0,0947 W/K => ein Abfall um 22%
/= -0,0005 1/K => Gesamtabfall des Wirkungsgrades um 2,3%
FF/= -0,002 1/K => ein Abfall um 12%
Halbleiterbauelemente haben bekanntermaßen eine hohe
Temperaturempfindlichkeit. Dies ist auch bei der Photovoltaik-Zelle zu beobachten.
In der Halbleitertechnik spielen sich Temperaturänderungen oftmals unterschiedlich ein, je
nachdem um welche absolute Temperatur eine Änderung stattfindet und um was für ein
Bauelement es sich handelt.
Die Messwerterfassung erfolgte rechnergestützt, so können die Abweichungen der Strom
und Spannungsmessung auf nur wenige Promille geschätzt werden. Die Temperaturmessung
sollte jedoch mit einem etwas größeren Fehler abgeschätzt werden. Da die Temperatur
durch kontinuierliche Lichteinstrahlung permanent stieg, kam es bei der Aufnahme einzelner
Messreihen zu Temperaturunterschieden von bis zu 4 K. Die größten Temperaturdifferenzen
finden sich in den ersten Messungen, da die Erwärmung bei niedrigen Temperaturen am
schnellsten stattfand.
Das Diagramm verdeutlich
die großen Temperaturunterschiede innerhalb
einzelner Messreihen.
Dabei sank die Differenz
gegen Ende der Messung
auf annehmbare Werte.
8
Vergleich der PV-Module:
I-U-Kennlinie aller Module
9
7
5
I/A
sun-web
3
mc-Si
c-Si
1
-5
CIS
-1 0
5
10
15
20
25
30
35
-3
U/V
P(U) aller Module
30
25
20
P/W
15
sun-web, T = 81,3°C
10
mc-Si, T = 78,3°C
5
c-Si, T = 76,2°C
CIS, T = 79,3°C
0
-5
0
5
10
15
20
25
-5
-10
U/V
Die hier dargestellten Diagramme zeigen die IU-Kennlinien verschiedener PV-Module.
Untersucht wurden die Module c-Si, ein monokristallines Modul, mc-Si, ein polykristallines
Modul mit Schutzdiode, das CIS-Modul, welches auf Dünnschichtzellen basiert, und das Sunweb-Modul, das lt. Hersteller durch ein spezielles Design einen höheren Energie-Output
liefern soll.
9
Diskussion:
Aus den Messdaten resultieren folgende Ergebnisse:
Module
Uoc / V
Isc / A
Pmax / W
Rpmax / Ω
FF / %
η/%
A / m²
E / W/m²
c-Si
15,637
1,599
15,79
8,21
63,14%
8,96%
0,22
803
mc-Si
CIS
sun-web
17,159
19,149
5,745
1,342
0,628
9,034
15,99
6,40
26,39
11,05
24,51
0,490
69,45%
53,21%
50,85%
6,75%
6,10%
8,87%
0,29
0,13
0,37
817
841
814
Die angegebenen Flächen und Bestrahlungsstärken ergaben sich aus den Abmessungen der
einzelnen Module und den Angaben über die Bestrahlungsverteilung.
Es stellt sich heraus, dass das kristalline Modul ohne Schutzdiode, den größten Wirkungsgrad
hat. Eine weitere Auffälligkeit besitzt das „sun-web“-Modul, welches einen wesentlich
größeren Strom liefern kann als alle anderen Module, was auch zu der größten maximalen
Leistung führt. Gemäß der Herstellerangabe entspricht dies dem erwarteten Ergebnis. Das
Dünnschichtmodul zeigt den geringsten Wirkungsgrad, was auf die Struktur der verbauten
Zellen zurückzuführen ist. In der Regel liegen monokristalline Zellen mit dem Wirkungsgrad
vor den polykristallinen Modulen und den Dünnschichtmodulen. Dabei kommen moderne
Dünnschichtzellen heutzutage relativ dicht an die Eigenschaften von polykristallinen Zellen.
Die Resultate der Vergleichsmessung entsprechen damit den Tendenzen der
Literaturangaben.
Die insgesamt niedrigen Wirkungsgrade resultieren aus dem nichteinhalten der
Standardbedingungen. Für aussagekräftige Vergleiche müsste man eine Zelltemperatur von
25 ± 0,5 °C einhalten und eine Bestrahlung von 1000 W/m² gewährleisten. Zudem wäre eine
Anpassung des Sonnenlichtsimulators an das Spektrum des Sonnenlichts sinnvoll.
10
Abschattung:
Zur Messung des Verhaltens bei Abschirmung entschieden wir uns für das c-Si und mc-Si Modul.
3,5
I-U-Kennlinien mit versch. Abschattungen
mc -Si-Modul
3
ohne Abschattung
2,5
mit einfacher Absch.
2
mit zweifacher Absch.
I/A
1,5
1
0,5
0
-3
2
-0,5
7
12
17
-1
U/V
20
P(U) mit versch. Abschattungen
mc-Si
15
P/W
ohneAbschattung
10
mit erster Absch.
mit zweiter Absch.
5
0
-5
0
5
10
15
20
-5
U/V
Die Diagramme zeigen die I(U) und P(U)-Kennlinien des polykristallinen Solarmoduls.
Obwohl die Abschattung nur einen Bruchteil des Moduls einnahm werden die Kennlinien
stark von ihr beeinflusst. Zu erkennen ist ein erstes stetiges Verhalten des Moduls, das dem
Modul ohne Abschattung nahe kommt. Erst ab etwa der Hälfte des UMPP (U=7 V) bricht die
Kurve stark ab und nähert sich mit einem fallendem Strom dem Punkt der Leerlaufspannung
Der resultierende Verlauf zeigt sich entsprechend im P(U)-Diagramm. Bemerkenswert ist
insgesamt das stetige Verhalten in der ersten Hälfte der Kurve.
11
2
I-U-Kennlinien
mit versch. Abschattungen
ohne Abschattung
c -Si-Modul
mit einfacher Absch.
1,5
mit zweifacher Absch.
I/A
1
0,5
0
-1
4
9
14
19
-0,5
-1
U/V
20
P(U) mit versch. Abschattungen
c-Si
15
ohne Abschattung
mit erster Absch.
mit zweiter Absch.
P/W
10
5
0
-5
0
-5
5
10
15
20
U/V
Die vorliegenden Kennlinien zeigen das I(U) und P(U) –Verhalten des abgeschatteten c-SiModuls. Anders als das Modul mit Schutzdiode zeigen die Diagramme einen über den
gesamten Messbereich einen überaus starken Einfluss der Abschattung. Da keine
Schutzdiode die abgeschatteten Bereiche überbrückt erleidet dieses Modul bei nur wenig
Abschattung bereits enorme Verluste. Das Modul liefert insgesamt kaum noch den
erforderlichen Strom, wodurch die elektrische Leistung ebenfalls nicht erbracht werden
kann.
12
Die maximalen Leistungen unter den verschiedenen Bedingungen ergaben:
Abschattung
Pmax (mc-Si)/W
Pmax (c-Si)/W
ohne
einfache
zweifache
17,37827
8,10873
7,97
16,416876
1,4351
0,636844
Diskussion:
Die Kennlinien verdeutlichen sehr gut, wie groß zum einen die Auswirkungen einer
Abschattung eines PV-Modules sein können und zudem welchen Vorteil Schutzdioden
bieten.
Besonders in den Werten der maximalen Leistung spiegelt sich dies wieder. Wenn auch nur
ein Teil eines Moduls abgeschattet wird, verringert sich die maximale Leistung merklich,
jedoch erlaubt die Schutzdiode einen bestehenden Betrieb.
Das Modul ohne Schutzdiode wird dagegen durch geringste Abschattung fast unbrauchbar.
Verschaltung:
Für diesen Teilversuch entschieden wir uns erneut für die Module c-Si und mc-Si
4
I-U-Kennlinien der versch. Verschaltungen
3,5
c-Si
mc-Si
3
Parallelschaltung
2,5
Reihenschaltung
I/A
2
1,5
1
0,5
0
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
-0,5
-1
U/V
13
35
P(U)
mit versch. Verschaltungen
c-Si
30
mc-Si
Parallelschaltung
P/W
25
Reihenschaltung
20
15
10
5
0
-5
0
5
-5
10
15
20
25
30
35
40
45
U/V
Die Kennlinien veranschaulichen die Verschaltung zweier Solarmodule. Die Reihenschaltung
sorgt in erster Linie für eine summierte Gesamtspannung. Wobei der Strom zunächst auf
dem maximalen Wert des c-Si Moduls liegt und ab einem Punkt auf einen kleinen Wert sinkt.
Diese Stelle ist als Stufe sehr auffällig in dem Diagramm. Die Parallelschaltung sorgt hingegen
zur Summierung der Ströme zu einem qualitativ verdoppelten Gesamtstrom.
Die Messdaten führten zu folgenden Ergebnissen:
Verschalt.
Pmax / W
Uoc / V
Isc / A
Rpmax /Ω
η/%
c-si(allein)
19,71
18,24
1,522
10,32
11,2
mc-si(allein) parallel
17,89
31,60
18,74
16,88
1,327
2,934
12,76
5,08
7,6
7,7
reihe
33,85
35,02
1,574
23,39
8,2
Diskussion:
Die maximale Leistung ergibt sich bei beiden Verschaltungen ungefähr zu der Summe der
Leistungen der einzelnen Module. Dies liegt vornehmlich an der Ähnlichkeit der Module,
abgesehen von der Schutzdiode des mc-Si-Moduls.
Ebenso verhalten sich die Module in der jeweiligen Verschaltung ungefähr entsprechend
unserer Erwartung, sodass sich die Leerlaufspannungen in der Reihenschaltung addieren und
sich die Kurzschlussströme in der Parallelschaltung addieren.
Das schwächste Modul in einer Verschaltung bestimmt die Gesamtleistung.
Dabei reduziert sich die maximale Spannung in der Parallelanordnung für gewöhnlich auf
den kleineren Wert der beiden Module. Gleiches würde für den maximalen Strom in der
Reihenschaltung gelten, wenn man Module ohne Schutzdiode verwendete.
14
Die Messergebnisse stimmen hier deshalb nicht mit den Erwartungen überein. Dies liegt an
der integrierten Schutzdiode im mc-Si-Modul. Genau wie bei der Abschattung zeigt die
Schutzdiode hier ihren Effekt. Ist der Gesamtstrom größer als der Strom, den das Modul
liefern kann schleust die Diode entsprechend die höheren Ströme dennoch durch. Der
höhere Strom zeigt sich allerdings nur solange die stärkere Zelle die entsprechende Leistung
liefern kann. Sobald beide Module zur Lieferung der elektrischen Leistung beitragen, sinkt
der Strom um einen kleinen Betrag auf den Strom des schwächeren Moduls. Dies ist aus dem
Diagramm als Stufe bei etwa U = 11V zu erkennen.
Die Berechnung erfolgte unter Verwendung dieser Formeln:
FF = Pmax / (Ics*Uos) = (Umpp*Impp) / (Ics*Uos)
η = φ / Pmax = (E*A) / (Umpp*Impp)
RPmax = Umpp / Impp
Ics : Kurzschlussstrom
Uoc : Leerlaufspannung
FF: Füllfaktor
η : Wirkungsgrad
A : Modulfläche
E : Bestrahlungsstärke
Fehlerbetrachtung
Für die Messung des Strom-Spannungsverhaltens eines PV-Moduls kann man von geringsten
Abweichungen ausgehen. Die Aufnahme erfolgte über eine Computer-Schnittstelle, die
Fehler möglichst gering hält. Zudem kann in keiner I-U-Kennlinie eine Streuung der Werte
beobachtet werden, was auf eine geringe Standardabweichung hindeutet. Der Versuch als
solches bleibt jedoch nicht unbeeinflusst durch Fehlerquellen, die sich mit dem Aufbau
ergeben. Für höchst quantitative Ergebnisse sollte ein verbesserter Sonnenlichtsimulator
verwendet werden. Es ist nicht sichergestellt, dass die Halogen-Baustrahler ein geeignetes
Spektrum aussenden, das dem der Sonne gut nachempfunden ist. Außerdem wurde nicht
unter den Standardprüfbedingungen (STC) gemessen, was zu Abweichungen der
Wirkungsgrade führt. Letztlich kann noch festgestellt werden, dass die Photovoltaikmodule
ebenfalls durch peripheres Sonnenlicht, das durch die Fenster schien, bestrahlt wurden.
Betrachtet man jedoch die Gesamtheit der Messergebnisse so ließ sich das Verhalten der
Solarmodule unter verschiedenen Gesichtspunkten gut untersuchen und quantifizieren.
15
Etwa welchen Wellenlängen- bzw. Frequenzbereich umfasst sichtbares Licht?
Sichtbares Licht hat Wellenlängen um 500nm herum. Genauer 380-780nm.
c=λ*ν
ν=c/ λ
c = 3 * 10^8 m/s
λ = 5*10^7 m
ν = 6*10^14 1/s
Etwa welchen Energiebereich umfassen die Photonen sichtbaren Lichtes?
E = h* ν
E = 4*10^(-19) J = 2,5 eV
Wie unterscheiden sich die I-U-Kennlinien eines PV-Moduls ohne und mit Bypaßdiode(n)
qualitativ voneinander (ohne Abschattung)?
Die Schutzdiode dient dem Zweck eine abgeschattete PV-Zelle zu überbrücken damit das
Modul nicht vollständig ermattet. Dies führt letztendlich zu einer Beeinflussung der I-UKennlinie des Moduls.
Im Quadranten des negativen Spannungsbereichs findet sich im Gegensatz zu einer Kennlinie
ohne Schutzdiode ein weiterer Anstieg. Dieser ist durch den Durchbruch der Schutzdiode zu
erklären. Ladungsträger fließen über die Schutzdiode und bauen sich nicht in Form einer
Spannung an der Solarzelle auf. Das Modul ohne Diode zeigt dahingegen einen stetigen
Verlauf
16