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Solarzellenarray zur Charkterisierung von Sonnensimulatoren

06.03.2017

Das im Rahmen einer Masterarbeit entwickelte Instrument “SolArray81” (wie in Bild 1 gezeigt), besteht aus 81 kleinen 9 x 9 mm² interdigitated back contact (IBC) Solarzellen, die in eine Arrayform eingebaut wurden. Jeder Detektor besitzt einen eigenen Strom-Spannungswandler sowie AD-Wandler zur gleichzeitigen Erfassung aller 81 Signalverläufe. Um Temperatureffekte berücksichtigen zu können, wird auch von jeder einzelnen Solarzelle sowie von wesentlichen Elektronikbauteilen die Temperatur protokolliert.

Eingesetzt wird das Instruments für die Charakterisierung von gepulsten oder kontinuierlichen Sonnensimulatoren bei Bestrahlungsstärken von bis zu 1200 W/m². Die hohe Abtastrate bis 30000 Messwerten pro Sekunde und Kanal ermöglicht die zeitliche hochaufgelöste Untersuchung von Homogenitätsänderungen während der oft weniger als 100 ms dauernden Lichtblitze gepulster Sonnensimulatoren.

Vor der Verwendung wurde das Gerät unter homogener Sonnenstrahlung kalibriert. Sol­Array81 wurde hierfür auf einem zweiachsig nachgeführten Tracker zur Kalibrierung montiert, wie in Bild 2 gezeigt. Die Kalibrierwerte für jeden Kanal wurden bei solaren Bestrahlungsstärken zwischen 948 W/m² bis 1016 W/m² bestimmt. Die Nichtlinearität der IBC-Solarzellen wurde mit der DSR Methode ermittelt und wird zur Korrektur benutzt. Nach der Kalibrierung wurde das SolArray81 für die Inhomogenitätsuntersuchung von gepulster Sonnensimulator-Bestrahlungen verwendet. Der Aufbau ist in Bild 3 gezeigt. Die untersuchte die Testfläche beträgt 8100 mm². Die gemessene Inhomogenität beträgt ~1.05 % bei einem Einzelblitz. 

Das Instrument "SolArray81"

 

Einrichtung von SolArray81 auf Sun Tracker für die Kalibrierung von Solarzellen Array unter natürlichem Sonnenlicht

 

Aufbau von SolArray81 unter Solar-Simulator zur Charakterisierung. Die Justage wurde mit Hilfe eines Linien-Lasers durchgeführt