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Wie effektiv arbeiten Solarmodule?

Neuer Messplatz für die Leistungsmessung von Solarmodulen

PTBnews 2.2023
02.05.2023
Besonders interessant für

Photovoltaikindustrie

Prüf- und Kalibrierlabore

Im Photovoltaik-Kompetenzzentrum der PTB wurde ein neuer Messplatz entwickelt, mit dem sich die Leistung von Solarmodulen unter Standardtestbedingungen deutlich genauer bestimmen lässt als mit bisherigen Methoden.

Mit der Frontseite zur Sonne hin ausgerichteter Solarmodultubus während einer Messung

Die Photovoltaik ist eine der Hauptsäulen der Energiewende hin zu einer CO2-freien Energiegewinnung. Laut Koalitionsvertrag sollen in Deutschland bis 2030 insgesamt 200 Gigawatt PV-Leistung aufgebaut werden. Die damit verbundenen Umsätze liegen im dreistelligen Milliardenbereich, damit entspricht jedes Prozent Messunsicherheit einem finanziellen Gegenwert von rund einer Mrd. Euro. Vor diesem Hintergrund hat es sich die PTB mit dem Photovoltaik-Kompetenzzentrum zum Ziel gesetzt, die Rückführungskette von der Solarzelle auch auf das Solarmodul auszuweiten und metrologisch abzusichern. Sie kann damit Unsicherheiten reduzieren, die durch den Größen- und Technologiesprung von Zelle auf Modul auftreten.

Der neu aufgebaute und weltweit einzigartige Messplatz lässt eine deutlich genauere Bestimmung der Leistung von Solarmodulen unter Standardtestbedingungen zu, als dies bisherige Ansätze ermöglichen. Im Inneren des 9000 kg schweren und neun Meter hohen Solarmodultubus lassen sich Solarmodule zur Überprüfung ihres Wirkungsgrades installieren. Der Tubus wird dazu auf Schienen ins Freie gefahren und mit der offenen Seite Richtung Sonne ausgerichtet. Seine Frontöffnung kann innerhalb weniger Sekunden geöffnet und nach der Messdatenaufnahme ebenso schnell wieder verschlossen werden. So bleibt die Temperatur stabil, und es trifft praktisch keine diffuse oder vom Boden reflektierte Strahlung auf das Modul.

Der Messplatz kombiniert die Vorteile verschiedener bisheriger Labor- und Freifeldmessverfahren. Erste Messungen konnten bereits im Herbst 2022 durchgeführt werden. Neben der Bestimmung der elektrischen Parameter des Solarmoduls bei senkrechtem Lichteinfall konnte auch dessen Reflexionsverhalten durch Variation des Einfallswinkels ermittelt werden, eine wichtige Eingangsgröße für Ertragsberechnungen von Solaranlagen. Der Solarmodultubus wurde dafür der Sonne nachgeführt und das Solarmodul in 5°-Schritten von -95° bis +95° Neigungswinkel relativ zur Sonne gedreht. Die Ergebnisse der elektrischen Eigenschaften stimmten bei erster Betrachtung sehr gut mit den im Labor am Sonnensimulator ermittelten Werten überein. Die Messwerte des Reflexionsverhaltens werden im Laufe des Jahres 2023 mit anderen Laboren abgeglichen.

Der Messplatz trägt dazu bei, dass die PTB die weltweit geringste Messunsicherheit für Solarmodule anbieten kann und sich damit die Investitionssicherheit entlang der Wertschöpfungskette der Photovoltaik verbessert.

Ansprechpartner

Stefan Riechelmann
Fachbereich 4.5, Angewandte Radiometrie
Telefon: (0531) 592-4149
Opens local program for sending emailstefan.riechelmann(at)ptb.de

Wissenschaftliche Veröffentlichung

S. Riechelmann et. al.: Primary calibration of solar modules with direct sunlight. 39th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, submitted