Logo of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Neuartige Kalibrierung besonders großflächiger Referenzsolarzellen

31.12.2004

Der neue DSR-Messplatz der PTB (DSR = Differential Spectral Responsivity) zur Kalibrierung von Referenzsolarzellen für die Solarenergieumwandlung und von großflächigen Empfängern für Photometrie und Radiometrie zeichnet sich durch eine weltweit einmalige Flexibilität, höchsten Automatisierungsgrad und hohe Wirtschaftlichkeit bzw. kurze Arbeitszeiten/Kalibrierkosten aus.

Auf dem Gebiet der Photovoltaik werden deshalb im Wesentlichen zwei Kategorien von Referenzsolarzellen kalibriert: (i) Referenzsolarzellen der World PhotoVoltaic Scale (WPVS) (2×2 cm2 mit speziellem Design) für die Rückführung, Bewahrung und Weitergabe der WPVS, für die die PTB in Europa das einzige so genannte „qualifizierte WPVS-Laboratorium“ ist; (ii) Referenzsolarzellen für moderne Photovoltaik-Technologien, die aufgrund ihrer Größe, ihres Spektralverhaltens oder wegen etwaiger Nichtlinearitäten weltweit nicht spektral kalibriert und vollständig charakterisiert werden können.


Spektrale Kalibrierung einer 15×15 cm2 großen polykristallinen Si-Solarzelle des ECN am DSR-Messplatz der PTB; zwei auf derselben thermostatisierten Probenhalterung montierte und justierte WPVS-Referenzsolarzellen werden in derselben Messreihe automatisiert mit gemessen und verglichen.

So wurden im April/Mai 2004 am DSR-Messplatz für das Energy Research Centre of the Netherlands (ECN) zwei Referenzsolarzellen aus polykristallinem Silicium kalibriert. Die Besonderheit bei dieser Kalibrierung bestand darin, dass die spektrale Empfindlichkeit von Solarzellen dieser Größe (12,5 × 12,5 cm2 und 15 × 15 cm2) bisher weltweit nicht quasi-kontinuierlich und lückenlos gemessen werden kann. Auch der DSR-Messplatz musste in seiner Hardware und Software erst etwas erweitert werden. Bisher lagen nur Messergebnisse an einigen diskreten Wellenlängen vor, die keinen „glatten“ bzw. fehlerfreien spektralen Empfindlichkeitsverlauf ermöglichten, da die aktuellen Korrekturen auf der Basis aller Filter-Transmissionskurven nicht verfügbar sind.

Die aus den spektralen Daten der PTB berechneten mit dem Referenz-Sonnenspektrum bewerteten integralen Kurzschlussströme ergeben beim Vergleich mit den unter vorgeschriebener spezifischer Sonnenbestrahlung direkt integral gemessenen Kurzschlussströmen der Institute ESTI (ISPRA, Italien) und NREL (USA) nur sehr geringe Abweichungen von 0,3 % bzw. 1 % erhalten, innerhalb der für diese Zellengröße erweiterten Messunsicherheit von 3 % (k = 2). Für die speziellen WPVS- Referenzsolarzellen beträgt sie 0,5 % (k = 2).