Ingenieurbüro Mencke und Tegtmeyer

Großflächige Referenzsolarzelle vom ISFH ist jetzt marktreif

28. März 2022, 16:06 Uhr | Kathrin Veigel
Ingenieurbüro Mencke und Tegtmeyer Institut für Solarenergieforschung Solarzelle
BigRef: Großflächige Referenzsolarzelle für die Messung und Einstellung der Bestrahlungsstärke von Sonnensimulatoren in der Photovoltaik
© Institut für Solarenergieforschung

Hochpräzise Messtechnik aus dem Labor bahnt sich den Weg in die Wirtschaft: Der Solarstrahlungssensor-Spezialist Mencke und Tegtmeyer hat die vom Institut für Solarenergieforschung (ISFH) vorentwickelte großflächige Referenzsolarzelle »BigRef« zu einem marktfähigen Produkt weiterentwickelt.

In der Entwicklung und der Produktion von Solarzellen und PV-Modulen werden diese unter verschiedensten Beleuchtungsbedingungen genauestens vermessen. Hierfür kommen sogenannte Sonnensimulatoren zum Einsatz. Diese Beleuchtungseinheiten bilden das Licht der Sonne möglichst ideal nach und erlauben Messungen im Labor unter realistischen Strahlungsbedingungen. Für möglichst präzise Messungen müssen die Einstrahlungsbedingungen im Sonnensimulator genau bekannt sein. Mit der Referenzsolarzelle »BigRef« lassen sich die Bestrahlungsstärke und Homogenität der Lichtfelder in den Sonnensimulatoren genau bestimmen.

Die BigRef ist derzeit die einzige am Markt erhältliche großflächige (160 mm × 160 mm) Referenzsolarzelle. Der spezielle Aufbau der Solarzelle, der Techniken aus dem Solarmodulbau nutzt (zum Beispiel eine Einkapselung in EVA-Copolymer), führt zu einer sehr guten thermischen Ankopplung an die Grundplatte und damit zu einer optimalen Temperierbarkeit des Sensors. Dies ist für präzise Kalibrierungen von Konstantlichtsonnensimulatoren und Messplätzen zur Bestimmung der spektralen Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit unerlässlich.

Der größte Vorteil der BigRef ist jedoch die Größe. Als aktives Sensorelement werden handelsübliche Solarzellen mit Kantenlängen von derzeit rund 160 mm verwendet. Bisherige am Markt erhältliche eingekapselte Referenzsolarzellen haben eine Kantenlänge von nur 20 mm. Marktübliche Photovoltaikmodule erreichen derzeit Größen von bis zu 1,3 m × 2,2 m. Die Lichtfelder der Sonnensimulatoren für Module sind entsprechend groß. Um ihre Homogenität zu vermessen, muss die bestrahlte Fläche abgerastert und eine Homogenitätskorrektur durchgeführt werden. Je kleiner die dafür verwendete Referenzsolarzelle, desto größer der Aufwand. Bei der Kalibrierung der Bestrahlungsstärke von Sonnensimulatoren für einzelne Solarzellen hat eine großflächige Referenzsolarzelle den Vorteil, dass eine Homogenitätskorrektur sogar komplett entfallen kann. Das vereinfacht nicht nur die Kalibrierprozedur, sondern führt auch zu einer noch geringeren Messunsicherheit.

Die Entwicklung der Referenzsolarzelle ist die Fortführung der gemeinsamen Arbeiten im Projekt »Uniform Sun«, das vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wurde und die Entwicklung eines modularen Solarmoduls zur Bestimmung der Lichtfeldhomogenität von Sonnensimulatoren für Solarmodule zum Inhalt hatte.

Die BigRef ist beim Ingenieurbüro Mencke und Tegtmeyer (IB-MuT) erhältlich und kann am Solarzellenkalibrierlabor des Instituts für Solarenergieforschung (ISFH) CalTeC bezüglich Bestrahlungsstärke, Strom-Spannungs-Kennlinie, Linearität und spektraler Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit kalibriert werden.


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