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Physik 4 Praktikum

Auswertung PVM Von J.W, I.G. 2014 Seite

1. Kurzfassung . . . . . . . . . 2 2. Theorie . . . . . . . . . . 2

2.1. Solarzelle . . . . . . . . . 2 2.2. PV-Modul . . . . . . . . . 2 2.3. Schaltzeichen . . . . . . . . 2 2.4. Zu ermittelnde Größen . . . . . . . 3

3. Durchführung . . . . . . . . . 4 4. Auswertung . . . . . . . . . 5

4.1. Temperaturabhängigkeit . . . . . . 5 4.2. Vergleich PV-Module . . . . . . . 10 4.3. Abschattung . . . . . . . . 14 4.4. Reihen- & Parallelschaltung . . . . . . 19 4.5. Fehlerbetrachtung . . . . . . . 23 4.6. Diskussion . . . . . . . . . 23

5. Beantwortung gestellter Fragen . . . . . . 24 6. Literaturverzeichnis . . . . . . . . 25 7. Anhang

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1. Kurzfassung In dem Experiment Photovoltaikmodul werden verschiedene PV-Module anhand ihrer Strom-Spannungs Kurve (I-U-Kennlinie) mithilfe eines variablen Lastwiderstandes charakterisiert und Einflüsse hierauf untersucht. Zum einen die Temperaturabhängigkeit, zum anderen Verschattung. Auch wird eine Verschaltung von zwei unterschiedlichen Modulen (parallel und in Reihe) gemessen.

2. Theorie 2.1. Solarzelle

Eine Solarzelle ist eine Halbleiterdiode mit einem pn-Übergang, welche bei Zugabe von Energie (hier entsprechendem Lichteinfall bzw. Photonen deren Energie größer der zugehörigen gap-Energie ist) freie Elektronen-Loch-Paare bildet, welche nicht rekombiniert werden können. In der Raumladungszone bewegen sich die so erzeugten Ladungsträger entgegen der Driftspannung. Das so induzierte Elektrische Feld sorgt für einen Photostrom, der sich proportional zum Lichteinfall verhält.

2.2. PV-Modul PV-Module bestehen aus mehreren verschalteten Solarzellen. In Reihe geschaltet, kann dies zu einem Problem werden kann, wenn Teile des PV-Moduls verschattet sind. Dies führt dann dazu, dass sich der Stromfluss partiell umkehrt. Um dies zu kompensieren werden Bypassdioden eingesetzt. Eine Verschaltung von mehreren PV-Modulen auf einem Panel, welche eine montage-fertige Einheit bilden werden als PV-Generator bezeichnet. Eine PV-Anlage beinhaltet zusätzlich zu einem PV-Generator noch eine Betriebseinrichtung (Wechselrichter, Speicher)

2.3. Schaltzeichen

Abbildung 1 - Schaltzeichen für (a) Solarzelle, PV-Modul oder PV-Generator, (b) Erzeuger Pfeilsystem und (c) Verbraucher Pfeilsystem

Solarzellen können sowohl als Erzeuge, als auch Verbraucher betrachtet werden, im Experiment werden sie als Erzeuger verwendet.

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2.4. Zu ermittelnde Größen Der Optimale Lastwiderstand ( ) tritt bei maximal gelieferter Leistung auf. ( 1 ) Der Füllfaktor beschreibt das Verhältnis zwischen maximaler Leistung und Kurzschlussstrom sowie Leerlaufspannung .

( 2 )

Der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis von vom PV-Generator/Modul abgegebener Leistung zu auf den/das Generator/Modul auftreffende Strahlungsleistung an.

Bestrahlungsstärke bestrahlte Fläche

( 3 )

Flächenberechnung für die PV-Module Fläche A ( von Messgerät) c-Si (monokristallin) (( ) ) ( 4 )

mc-Si (polykristallin) ( ) ( 5 ) cis (Dünnschichtsolarzellen) ( ) ( 6 ) sunweb ( ) ( 7 ) Fehler auf Fläche: |

| |

| ( ) ; da ( 8 )

=> ( ) ( 9 ) und ( ) ( 10 ) und ( ) ( 11 ) und ( ) ( 12 )

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Die Temperatur steigt asymptotisch bis zur Betriebs- und Endtemperatur der Messung.

Abbildung 5 - Kurzschlussstrom in Abhängigkeit der Temperatur aus Tabelle 2

Anfangs kann noch ein linearer Zusammenhang vermutet werden, der aber ab 55°C einen Sprung erlebt.

1,400

1,420

1,440

1,460

1,480

1,500

1,520

1,540

1,560

1,580

25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0

I sc

in A

ϑ in °C

Isc(ϑ)

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

0 300 600 900 1200 1500

ϑ in

°C

t in s

Temperaturabhängigkeit während der Messung

Abbildung 4 - Temperaturverlauf anhand des Messverlaufs

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Abbildung 6 - Leerlaufspannung in Abhängigkeit der Temperatur aus Tabelle 2

Auch hier ist ein linearer Zusammenhang erkennbar. Mit steigender Temperatur sinkt die Leerlaufspannung ab, was dem Dunkelstrom geschuldet ist, der ebenfalls mit zunehmender Temperatur ansteigt und zusammen mit der Driftspannung, der Diffusion entgegen wirkt.

Abbildung 7 - maximale Leistung in Abhängigkeit der Temperatur aus Tabelle 2

Auch hier ist ein linearer Abfall mit dem Anstieg der Temperatur zu beobachten. Eine Kühlung des PV-Generators kann also unter Umständen sinnvoll sein, wenn die so gewonnen Leistung, die verwendete Kühlleistung übertrifft.

15,0

15,5

16,0

16,5

17,0

17,5

18,0

18,5

19,0

19,5

25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0

Uo

c in

V

ϑ in °C

Uoc(ϑ)

15

16

17

18

19

20

21

25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0

PM

PP in

W

ϑ in °C

PMPP(ϑ)

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Abbildung 8 - Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Temperatur aus Tabelle 2

Wie bereit erläutert muss auch der Wirkungsgrad mit zunehmender Temperatur (linear) fallen.

Abbildung 9 - Füllfaktor in Abhängigkeit der Temperatur aus Tabelle 2

Es ergibt sich dasselbe lineare Bild, wie bisher.

10,00

10,50

11,00

11,50

12,00

12,50

13,00

13,50

14,00

14,50

25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0

η in

%

ϑ in °C

η(ϑ)

60,0

62,0

64,0

66,0

68,0

70,0

72,0

74,0

25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0

FF in

%

ϑ in °C

FF(ϑ)

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15,7 0,642 77,614 16,5 -0,026 66,205 19,6 0,027 69,633 5,8 0,315 74,804 15,7 0,627 77,641 16,5 -0,035 66,196 19,6 0,027 69,634 5,8 0,300 74,798 15,7 0,613 77,647 16,6 -0,067 66,226

5,8 0,281 74,792

15,8 0,587 77,661 16,8 -0,224 66,224

5,8 0,266 74,787 15,9 0,573 77,675 17,0 -0,327 66,239

5,8 0,231 74,792

16,0 0,531 77,694 17,2 -0,442 66,254

5,8 0,220 74,779 16,0 0,514 77,713

5,8 0,211 74,790

16,1 0,491 77,687

5,8 0,194 74,791 16,1 0,472 77,683

5,8 0,184 74,778

16,2 0,459 77,667

5,8 0,182 74,788 16,2 0,426 77,635

5,8 0,183 74,773

16,3 0,413 77,627

5,8 0,183 74,791 16,4 0,378 77,629

5,8 0,171 74,789

16,4 0,365 77,620

5,8 0,163 74,781 16,4 0,352 77,647

5,8 0,160 74,800

16,4 0,350 77,660

5,8 0,143 74,814 16,5 0,335 77,674

5,8 0,122 74,800

16,6 0,294 77,682

5,8 0,087 74,838 16,6 0,272 77,702

5,8 0,082 74,828

16,7 0,255 77,704

5,8 0,083 74,840 16,8 0,184 77,778

5,9 -0,010 74,773

16,9 0,173 77,774

5,9 -0,011 74,773 16,9 0,161 77,804

5,9 -0,012 74,762

16,9 0,156 77,804

5,8 -0,013 74,769 16,9 0,155 77,813

5,9 -0,013 74,766

16,9 0,155 77,820

5,9 -0,015 74,770 16,9 0,157 77,832

5,9 -0,016 74,771

17,2 0,004 77,467

5,9 -0,018 74,793 17,2 0,006 77,455

5,9 -0,020 74,788

17,2 0,005 77,469

5,9 -0,021 74,809 17,2 0,006 77,468

5,9 -0,022 74,818

17,2 0,005 77,475

5,9 -0,027 74,850 17,2 0,006 77,475

5,9 -0,035 74,854

17,2 0,004 77,484

5,9 -0,040 74,853 17,2 0,001 77,472

5,9 -0,041 74,862

17,2 0,001 77,499

5,9 -0,045 74,845 17,2 0,003 77,509

5,9 -0,045 74,860

17,2 0,002 77,527

5,9 -0,046 74,863 17,2 0,001 77,531

5,9 -0,048 74,851

17,2 -0,002 77,557

5,9 -0,049 74,858 17,2 -0,003 77,559

5,9 -0,057 74,833

17,2 -0,005 77,585

5,9 -0,059 74,848 17,2 -0,004 77,586

5,9 -0,067 74,834

17,2 -0,008 77,609

5,9 -0,094 74,859 17,2 -0,004 77,611

5,9 -0,100 74,862

17,2 -0,005 77,615

5,9 -0,151 74,978 17,3 -0,014 77,635

5,9 -0,188 74,997

17,3 -0,014 77,628

5,9 -0,340 75,003 17,3 -0,015 77,625

6,0 -0,575 75,009

17,3 -0,017 77,622

6,0 -0,755 75,020 17,3 -0,016 77,611

6,2 -1,384 75,020

17,3 -0,016 77,609

6,3 -1,902 75,022 17,3 -0,018 77,599

7,1 -5,338 75,013

17,3 -0,020 77,581

7,2 -5,561 75,024 17,3 -0,022 77,563

7,1 -5,463 74,997

17,3 -0,023 77,568

7,1 -5,463 74,989 17,3 -0,024 77,555

7,2 -5,550 74,979

17,3 -0,027 77,551 17,3 -0,030 77,541 17,3 -0,033 77,524 17,3 -0,034 77,520 17,3 -0,036 77,532 17,3 -0,040 77,534 17,3 -0,043 77,532 17,3 -0,043 77,545 17,3 -0,043 77,547 17,3 -0,043 77,532 17,3 -0,045 77,521 17,3 -0,047 77,519 17,3 -0,047 77,524 17,3 -0,049 77,514 17,3 -0,052 77,517 17,4 -0,059 77,506 17,4 -0,077 77,505 17,4 -0,087 77,505 17,4 -0,098 77,496 17,5 -0,117 77,492 17,5 -0,141 77,500 17,6 -0,171 77,492 17,7 -0,211 77,506 17,8 -0,264 77,509 18,2 -0,503 77,504 18,3 -0,565 77,504 18,7 -0,752 77,513 18,8 -0,830 77,506 18,8 -0,834 77,506 18,8 -0,833 77,499 18,8 -0,832 77,486 Tabelle 3 - Messwerte der zweite Messreihe Vergleich der vier PV-Module

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17,2 -0,018 77,959 17,8 0,009 68,365 18,3 0,009 61,616 16,4 -0,019 68,613 16,3 -0,049 69,733 16,3 -0,048 70,085 17,2 -0,017 77,969 17,8 0,009 68,382 18,3 0,009 61,619 16,4 -0,013 68,637 16,3 -0,048 69,738 16,3 -0,048 70,068 17,2 -0,017 77,966 17,8 0,010 68,395 18,3 0,010 61,632 16,4 -0,013 68,647 16,3 -0,046 69,772 16,3 -0,047 70,046 17,2 -0,011 77,964 17,8 0,010 68,407 18,3 0,011 61,659 16,4 -0,010 68,662 16,3 -0,046 69,784 16,3 -0,044 70,050 17,2 -0,011 77,966 17,8 0,011 68,450 18,3 0,016 61,663 16,4 -0,008 68,683 16,3 -0,045 69,813 16,3 -0,045 70,049 17,2 -0,009 77,982 17,8 0,011 68,477 18,3 0,024 61,671 16,4 -0,006 68,701 16,3 -0,043 69,829 16,3 -0,045 70,046 17,2 -0,008 77,990 17,8 0,011 68,501 18,3 0,020 61,699 16,4 -0,003 68,709 16,3 -0,043 69,837 16,3 -0,043 70,037 17,2 -0,005 78,003 17,8 0,011 68,507 18,3 0,019 61,713 16,4 0,001 68,761 16,3 -0,041 69,853 16,3 -0,044 70,028 17,2 -0,003 78,011 17,8 0,012 68,525 18,3 0,018 61,776 16,4 0,002 68,787 16,3 -0,040 69,859 16,3 -0,043 70,018 17,2 -0,001 78,046 17,8 0,011 68,530 18,3 0,023 61,806 16,4 0,002 68,793 16,3 -0,040 69,873 16,3 -0,042 70,010 17,2 0,001 78,059 17,8 0,011 68,545 18,3 0,022 61,805 16,4 0,003 68,810 16,3 -0,040 69,886 16,3 -0,043 70,021 17,2 0,003 78,079 17,8 0,011 68,565 18,3 0,017 61,838 16,4 0,003 68,825 16,3 -0,039 69,898 16,3 -0,041 70,073 17,2 0,003 78,090 17,8 0,011 68,575 18,3 0,016 61,864 16,0 0,153 69,776 16,3 -0,038 69,895 16,3 -0,038 70,124 17,2 0,004 78,108 17,8 0,012 68,597 18,3 0,017 61,877 16,0 0,155 69,785 16,2 -0,037 69,901 16,3 -0,039 70,139 17,2 0,003 78,140 17,8 0,012 68,616 18,2 0,023 61,960 16,0 0,153 69,797 16,2 -0,036 69,906 16,3 -0,038 70,170 17,1 0,003 78,161 17,8 0,012 68,622 18,2 0,024 61,983 16,0 0,152 69,795 16,3 -0,036 69,910 16,3 -0,038 70,175 17,2 0,002 78,178 17,8 0,013 68,639 18,2 0,026 61,996 16,0 0,153 69,806 16,2 -0,037 69,909 16,3 -0,035 70,215 17,2 0,003 78,204 17,8 0,013 68,661 18,2 0,025 62,169 16,0 0,160 69,799 16,2 -0,035 69,911 16,3 -0,036 70,297 17,2 0,003 78,213 17,8 0,013 68,673 18,2 0,023 62,181 16,0 0,164 69,806 16,2 -0,035 69,920 16,3 -0,034 70,394 16,8 0,157 78,863 17,8 0,013 68,694 18,2 0,025 62,197 16,0 0,165 69,802 16,2 -0,036 69,924 16,3 -0,028 70,417 16,8 0,159 78,881 17,8 0,013 68,703 18,2 0,027 62,218 15,9 0,184 69,824 16,2 -0,035 69,930 16,3 -0,030 70,432 16,8 0,160 78,871 17,8 0,014 68,740 18,2 0,021 62,245 15,9 0,186 69,820 16,2 -0,030 69,953 16,3 -0,029 70,457 16,8 0,164 78,879 17,8 0,014 68,760 18,2 0,024 62,274 15,9 0,189 69,823 16,2 -0,028 69,968 16,2 -0,029 70,478 16,8 0,166 78,874 17,8 0,015 68,773 18,2 0,023 62,334 15,9 0,199 69,818 16,2 -0,026 69,983 16,2 -0,027 70,488 16,8 0,175 78,861 17,8 0,015 68,790 18,2 0,023 62,382 15,9 0,206 69,806 16,2 -0,025 69,986 16,2 -0,025 70,494 16,8 0,179 78,854 17,8 0,015 68,833 18,2 0,025 62,419 15,9 0,211 69,814 16,2 -0,024 69,997 16,2 -0,024 70,496 16,8 0,184 78,834 17,8 0,015 68,829 18,2 0,024 62,439 15,8 0,218 69,810 16,2 -0,023 70,001 16,2 -0,022 70,513 16,7 0,188 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9,8 1,228 78,693 12,5 0,397 70,167 12,3 0,321 64,076 14,3 0,820 70,161 6,9 0,173 70,813 11,6 0,227 71,151 9,4 1,233 78,691 12,5 0,400 70,167 12,2 0,322 64,103 14,1 0,872 70,182 6,7 0,177 70,821 11,4 0,236 71,173 8,4 1,241 78,713 12,4 0,405 70,182 12,1 0,323 64,118 14,0 0,909 70,206 6,8 0,176 70,832 11,1 0,245 71,191 8,0 1,244 78,728 12,3 0,410 70,177 11,9 0,324 64,160 14,0 0,920 70,219 6,7 0,177 70,848 10,9 0,247 71,208 7,7 1,246 78,725 12,2 0,415 70,194 11,8 0,325 64,186 14,0 0,922 70,216 6,7 0,177 70,857 11,1 0,250 71,223 7,4 1,247 78,738 12,0 0,427 70,223 11,7 0,326 64,213 14,0 0,929 70,233 6,7 0,177 70,867 11,0 0,248 71,231 7,0 1,249 78,739 11,8 0,436 70,217 11,6 0,328 64,259 13,9 0,938 70,240 6,7 0,178 70,887 11,1 0,244 71,248 6,3 1,252 78,748 11,7 0,442 70,237 11,5 0,329 64,284 13,9 0,943 70,252 6,5 0,183 70,919 11,1 0,245 71,269 5,7 1,254 78,767 11,5 0,456 70,274 11,4 0,330 64,305 13,8 0,970 70,265 6,4 0,184 70,937 11,1 0,245 71,273 4,9 1,257 78,771 11,4 0,461 70,280 11,3 0,331 64,337 13,8 0,977 70,270 6,4 0,185 70,943 11,1 0,247 71,272 4,2 1,262 78,761 11,1 0,478 70,316 11,1 0,332 64,365 13,6 1,024 70,297 6,3 0,188 70,998 11,0 0,248 71,288 4,0 1,263 78,785 11,0 0,482 70,316 10,8 0,336 64,414 13,6 1,036 70,306 6,3 0,188 71,013 11,1 0,247 71,304 3,3 1,267 78,786 11,0 0,483 70,348 10,4 0,342 64,518 13,4 1,065 70,323 6,3 0,190 71,007 10,9 0,247 71,298 2,7 1,272 78,807 11,1 0,480 70,435 10,2 0,345 64,568 13,4 1,075 70,348 6,2 0,191 71,009 11,0 0,250 71,305 1,5 1,284 78,802 11,0 0,482 70,445 10,2 0,345 64,590 13,3 1,089 70,353 6,2 0,193 71,031 10,9 0,249 71,316

Seite 16

0,4 1,290 78,810 10,8 0,492 70,492 10,0 0,348 64,607 13,3 1,093 70,367 6,1 0,194 71,035 10,9 0,251 71,317 0,0 1,291 78,813 10,7 0,497 70,508 9,9 0,350 64,634 13,2 1,114 70,395 6,0 0,197 71,067 10,9 0,254 71,327

-0,8 1,298 78,818 10,6 0,503 70,521 9,8 0,352 64,655 13,0 1,161 70,433 6,0 0,198 71,082 10,7 0,253 71,329 -1,1 1,353 78,805 10,5 0,510 70,520 9,5 0,356 64,703 12,9 1,191 70,464 6,0 0,199 71,077 10,5 0,259 71,359 -1,4 1,633 78,813 10,4 0,516 70,540 9,4 0,359 64,731 12,4 1,267 70,479 5,9 0,202 71,095 10,5 0,262 71,380 -2,1 2,624 78,821 10,2 0,523 70,544 9,2 0,362 64,755 12,3 1,283 70,500 5,8 0,205 71,110 10,4 0,265 71,375 -2,1 2,764 78,840 10,1 0,532 70,561 9,1 0,364 64,775 12,1 1,312 70,521 5,8 0,207 71,116 10,4 0,267 71,373 -2,2 2,802 78,850 9,9 0,541 70,554 8,9 0,369 64,816 11,8 1,349 70,547 5,8 0,207 71,122 10,3 0,270 71,358

9,8 0,550 70,564 8,7 0,373 64,829 11,6 1,372 70,595 5,7 0,208 71,128 10,2 0,273 71,357

9,7 0,557 70,580 8,5 0,379 64,856 11,4 1,390 70,630 5,7 0,208 71,142 10,0 0,275 71,328

9,5 0,567 70,586 8,5 0,382 64,910 11,4 1,393 70,643 5,6 0,215 71,170 9,9 0,280 71,326

9,1 0,589 70,581 8,4 0,398 64,950 11,0 1,419 70,656 5,5 0,216 71,183 9,7 0,284 71,313

9,0 0,597 70,609 8,4 0,398 64,987 10,7 1,437 70,661 5,5 0,217 71,192 9,7 0,287 71,325

8,7 0,611 70,607 8,4 0,398 65,007 10,1 1,457 70,656 5,5 0,216 71,212 9,5 0,290 71,311

8,5 0,625 70,607 8,4 0,399 65,016 9,5 1,464 70,655 5,5 0,219 71,227 9,3 0,300 71,285

8,3 0,634 70,621 8,4 0,404 65,035 8,9 1,468 70,657 5,4 0,220 71,241 9,2 0,303 71,290

8,0 0,652 70,622 8,4 0,407 65,055 8,1 1,472 70,659 5,3 0,223 71,260 9,1 0,311 71,277

7,8 0,695 70,620 8,4 0,415 65,066 7,6 1,473 70,648 5,3 0,225 71,274 8,9 0,313 71,277

7,7 0,722 70,629 8,4 0,425 65,085 7,1 1,475 70,651 5,2 0,229 71,302 8,8 0,316 71,251

7,6 0,756 70,635 8,3 0,434 65,110 6,9 1,476 70,645 5,2 0,230 71,311 8,7 0,322 71,249

7,5 0,816 70,621 8,2 0,499 65,168 6,4 1,478 70,636 5,1 0,234 71,329 8,6 0,326 71,238

7,4 0,855 70,616 8,2 0,498 65,188 5,7 1,481 70,625 5,0 0,237 71,355 8,5 0,330 71,215

7,3 0,891 70,609 8,1 0,547 65,222 5,1 1,481 70,601 5,0 0,241 71,360 8,4 0,334 71,220

7,1 1,001 70,593 8,1 0,555 65,242 4,8 1,483 70,587 4,9 0,244 71,376 8,3 0,338 71,213

6,7 1,108 70,578 8,1 0,577 65,320 4,5 1,484 70,569 4,8 0,248 71,396 8,1 0,344 71,203

6,5 1,163 70,568 8,0 0,603 65,333 4,4 1,485 70,556 4,7 0,251 71,422 8,0 0,345 71,202

5,9 1,227 70,562 8,0 0,639 65,377 4,1 1,484 70,553 4,7 0,256 71,431 7,9 0,350 71,182

5,4 1,232 70,549 7,9 0,657 65,401 3,7 1,485 70,552 4,6 0,260 71,449 7,9 0,352 71,191

4,8 1,235 70,527 7,8 0,713 65,448 3,3 1,486 70,549 4,6 0,262 71,456 7,9 0,353 71,178

4,4 1,237 70,517 7,8 0,737 65,461 2,9 1,488 70,551 4,6 0,262 71,480 7,8 0,351 71,182

3,9 1,241 70,521 7,8 0,752 65,481 2,3 1,491 70,535 4,7 0,258 71,497 7,9 0,352 71,181

3,2 1,247 70,489 7,7 0,789 65,513 1,8 1,492 70,528 4,6 0,261 71,504 7,7 0,356 71,222

2,6 1,252 70,477 7,6 0,832 65,526 1,6 1,492 70,525 4,6 0,263 71,526 7,7 0,357 71,233

1,4 1,267 70,457 7,4 0,905 65,564 1,3 1,495 70,522 4,5 0,266 71,529 7,6 0,363 71,309

1,0 1,268 70,465 7,4 0,932 65,578 0,9 1,498 70,516 4,4 0,272 71,547 7,4 0,369 71,387

0,6 1,268 70,445 7,2 0,995 65,590 0,4 1,498 70,507 4,3 0,278 71,547 7,3 0,373 71,414

0,0 1,272 70,433 7,2 1,024 65,608 0,0 1,500 70,505 4,2 0,291 71,575 7,3 0,375 71,433

-1,1 1,305 70,435 7,0 1,067 65,618 -0,3 1,502 70,502 4,1 0,294 71,595 7,2 0,376 71,456

-1,5 1,682 70,438 6,9 1,111 65,629 -0,5 1,502 70,510 4,1 0,296 71,611 7,0 0,381 71,482

-1,5 1,706 70,443 6,8 1,142 65,643 -0,6 1,503 70,507 4,1 0,299 71,629 6,9 0,385 71,499

-1,5 1,707 70,479 6,6 1,188 65,652 -1,3 1,506 70,518 4,0 0,311 71,655 6,6 0,390 71,538

-1,5 1,707 70,520 6,4 1,214 65,658 -1,9 1,507 70,511 3,8 0,331 71,673 6,4 0,392 71,591

-1,5 1,707 70,530 6,1 1,231 65,660 -2,2 1,508 70,517 3,7 0,343 71,679 6,3 0,391 71,606

-1,5 1,707 70,533 5,7 1,235 65,667 -2,2 1,509 70,519 3,6 0,351 71,674 6,1 0,392 71,619

-1,5 1,707 70,544 5,3 1,237 65,676 -2,0 1,509 70,526 3,6 0,358 71,679 5,9 0,394 71,646

4,6 1,240 65,686 -2,2 1,509 70,545 3,5 0,366 71,686 5,8 0,395 71,670

4,3 1,243 65,691

3,4 0,377 71,688 5,6 0,394 71,691

3,5 1,247 65,703

3,3 0,391 71,689 5,4 0,395 71,713

3,1 1,251 65,715

3,0 0,418 71,674 5,4 0,397 71,728

2,6 1,258 65,718

2,9 0,431 71,678 5,3 0,397 71,741

1,7 1,264 65,746

2,5 0,464 71,669 5,2 0,398 71,769

0,9 1,266 65,756

2,4 0,471 71,660 5,0 0,398 71,767

0,5 1,267 65,763

2,0 0,511 71,640 4,9 0,399 71,776

0,1 1,268 65,769

1,8 0,528 71,640 4,8 0,400 71,773

-0,5 1,266 65,770

1,7 0,538 71,618 4,6 0,401 71,787

-0,9 1,263 65,770

1,6 0,547 71,590 4,3 0,403 71,801

-1,2 1,339 65,775

1,4 0,567 71,582 4,1 0,404 71,823

-1,8 2,149 65,780

1,2 0,584 71,564 3,8 0,407 71,852

-1,9 2,332 65,788

0,8 0,624 71,558 3,4 0,409 71,904

-2,0 2,441 65,795

0,6 0,640 71,554 3,3 0,410 71,923

-2,0 2,476 65,803

0,4 0,647 71,553 3,1 0,411 71,958

-2,0 2,480 65,810

0,4 0,648 71,561 2,9 0,413 71,961

-2,0 2,466 65,819

-0,2 0,696 71,558 2,7 0,413 71,964

-2,0 2,498 65,835

-0,6 0,727 71,554 2,6 0,414 71,966

-2,0 2,489 65,842

-0,8 0,737 71,550 2,6 0,415 71,961

-2,0 2,502 65,850

-1,0 0,751 71,552 2,5 0,416 71,958

-1,3 0,776 71,542 2,2 0,413 71,954

-1,5 0,799 71,533 2,2 0,417 71,964

-1,8 0,817 71,531 2,1 0,417 71,975

-2,4 0,871 71,522 2,0 0,417 71,978

-2,4 0,881 71,516 2,0 0,417 71,978

-2,4 0,885 71,504 1,9 0,419 71,983

-2,4 0,899 71,507 1,7 0,418 71,995

-2,4 0,904 71,512 1,4 0,422 72,003

1,1 0,423 72,002

1,0 0,424 72,031

0,8 0,425 72,019

0,4 0,429 72,028

0,0 0,431 72,037

-0,2 0,432 72,036

-0,3 0,433 72,042

-0,6 0,435 72,044

-0,8 0,437 72,049

-1,0 0,439 72,045

-1,3 0,440 72,055

-1,4 0,442 72,071

-1,9 0,444 72,070

-2,0 0,445 72,080

-2,0 0,446 72,075

-2,2 0,446 72,089

-2,3 0,448 72,086 -2,3 0,448 72,100

Tabelle 5 - dritte Messreihe zur Abschattung

Seite 20

17,2 -0,008 77,609

17,9 0,091 57,475 31,2 0,329 78,881 17,2 -0,004 77,611

17,9 0,091 57,500 31,3 0,322 78,886

17,2 -0,005 77,615

17,9 0,091 57,508 31,3 0,312 78,896 17,3 -0,014 77,635

17,9 0,093 57,524 31,4 0,294 78,909

17,3 -0,014 77,628

17,9 0,092 57,583 31,6 0,258 78,907 17,3 -0,015 77,625

17,9 0,091 57,600 31,6 0,253 78,911

17,3 -0,017 77,622

17,9 0,092 57,619 31,7 0,243 78,894 17,3 -0,016 77,611

17,9 0,092 57,630 31,7 0,242 78,879

17,3 -0,016 77,609

17,9 0,091 57,646 31,7 0,242 78,864 17,3 -0,018 77,599

17,9 0,096 57,655 31,6 0,242 78,856

17,3 -0,020 77,581

17,9 0,095 57,678 31,7 0,242 78,849 17,3 -0,022 77,563

17,9 0,092 57,692 31,7 0,242 78,834

17,3 -0,023 77,568

17,9 0,094 57,723 31,7 0,242 78,823 17,3 -0,024 77,555

17,9 0,097 57,751 32,7 0,005 78,657

17,3 -0,027 77,551

17,9 0,095 57,766 32,7 0,005 78,672 17,3 -0,030 77,541

17,9 0,095 57,853 32,7 0,004 78,668

17,3 -0,033 77,524

17,9 0,097 57,924 32,7 0,005 78,627 17,3 -0,034 77,520

17,9 0,098 57,922 32,7 0,004 78,607

17,3 -0,036 77,532

17,8 0,098 57,936 32,7 0,004 78,601 17,3 -0,040 77,534

17,8 0,098 57,971 32,7 0,004 78,601

17,3 -0,043 77,532

17,8 0,099 57,982 32,7 0,004 78,554 17,3 -0,043 77,545

17,9 0,099 57,987 32,7 0,005 78,543

17,3 -0,043 77,547

17,8 0,100 58,022 32,6 0,005 78,547 17,3 -0,043 77,532

17,8 0,101 58,019 32,7 0,005 78,540

17,3 -0,045 77,521

17,8 0,101 58,049 32,7 0,006 78,554 17,3 -0,047 77,519

17,8 0,102 58,054 32,6 0,006 78,555

17,3 -0,047 77,524

17,8 0,102 58,086 32,6 0,007 78,581 17,3 -0,049 77,514

17,8 0,102 58,111 32,6 0,007 78,605

17,3 -0,052 77,517

17,8 0,103 58,130 32,6 0,007 78,610 17,4 -0,059 77,506

17,8 0,103 58,167 32,7 0,007 78,629

17,4 -0,077 77,505

17,8 0,103 58,178 32,6 0,007 78,626 17,4 -0,087 77,505

17,8 0,104 58,223 32,6 0,007 78,668

17,4 -0,098 77,496

17,8 0,103 58,238 32,6 0,007 78,697 17,5 -0,117 77,492

17,8 0,107 58,242 32,6 0,007 78,731

17,5 -0,141 77,500

17,8 0,107 58,265 32,6 0,008 78,736 17,6 -0,171 77,492

17,8 0,105 58,276 32,6 0,008 78,755

17,7 -0,211 77,506

17,8 0,106 58,284 32,6 0,008 78,754 17,8 -0,264 77,509

17,6 0,214 59,207 32,6 0,009 78,788

18,2 -0,503 77,504

17,6 0,214 59,218 32,6 0,009 78,808 18,3 -0,565 77,504

17,6 0,215 59,260 32,6 0,009 78,821

18,7 -0,752 77,513

17,6 0,218 59,304 32,6 0,009 78,841 18,8 -0,830 77,506

17,6 0,217 59,319 32,6 0,009 78,844

18,8 -0,834 77,506

17,5 0,226 59,376 32,6 0,008 78,847 18,8 -0,833 77,499

17,5 0,229 59,416 32,6 0,009 78,850

18,8 -0,832 77,486

17,5 0,230 59,437 32,6 0,011 78,910

17,5 0,233 59,464 32,6 0,012 78,925

17,5 0,236 59,529 32,6 0,013 78,944

17,5 0,239 59,579 32,6 0,018 78,985

17,5 0,239 59,602 32,6 0,019 78,985

17,5 0,239 59,621 32,6 0,020 79,003

17,5 0,242 59,643 32,6 0,020 79,016

17,5 0,246 59,712 32,6 0,019 79,026

17,5 0,248 59,717 32,6 0,020 79,046

17,5 0,250 59,746 32,6 0,020 79,055

17,5 0,251 59,758 32,6 0,020 79,055

17,5 0,253 59,769 32,6 0,019 79,090

17,5 0,254 59,783

17,5 0,255 59,797

17,5 0,263 59,848

17,5 0,264 59,844

17,5 0,264 59,873

17,5 0,268 59,891

17,5 0,271 59,893

17,5 0,271 59,919

17,5 0,272 59,942

17,5 0,271 59,938

17,5 0,271 59,949

17,5 0,271 59,967

17,4 0,276 59,965

17,4 0,281 59,983

17,4 0,287 59,982

17,4 0,293 59,991

17,4 0,297 60,005

17,4 0,302 60,017

17,4 0,315 60,063

17,4 0,319 60,081

17,4 0,328 60,118

17,4 0,345 60,177

17,3 0,355 60,205

17,3 0,362 60,225

17,3 0,377 60,269

17,3 0,413 60,365

17,3 0,416 60,397

17,3 0,417 60,422

17,3 0,417 60,461

17,3 0,417 60,470

17,3 0,416 60,499

17,3 0,416 60,528

17,3 0,416 60,537

17,3 0,421 60,621

17,3 0,426 60,642

17,2 0,430 60,657

17,2 0,434 60,691

17,2 0,435 60,706

17,2 0,443 60,741

17,2 0,450 60,765

17,2 0,457 60,793

Seite 21

17,2 0,456 60,808

17,2 0,459 60,828

17,2 0,460 60,844

17,2 0,465 60,840

17,2 0,466 60,860

17,2 0,470 60,879

17,2 0,483 60,892

17,2 0,487 60,899

17,1 0,493 60,913

17,1 0,519 60,947

17,1 0,523 60,969

17,1 0,532 60,976

17,1 0,538 60,982

17,1 0,560 61,045

17,1 0,569 61,061

17,0 0,582 61,078

17,0 0,597 61,095

17,0 0,646 61,162

16,9 0,656 61,179

16,9 0,671 61,197

16,9 0,676 61,212

16,9 0,686 61,258

16,9 0,689 61,268

16,9 0,697 61,278

16,9 0,701 61,297

16,9 0,713 61,312

16,9 0,725 61,322

16,9 0,725 61,332

16,9 0,722 61,374

16,8 0,725 61,383

16,8 0,725 61,407

16,8 0,723 61,446

16,8 0,758 61,533

16,8 0,768 61,533

16,8 0,775 61,545

16,8 0,787 61,552

16,7 0,802 61,566

16,7 0,814 61,566

16,7 0,854 61,591

16,6 0,877 61,596

16,6 0,915 61,598

16,5 0,958 61,624

16,5 1,002 61,639

16,5 1,011 61,645

16,4 1,051 61,700

16,4 1,078 61,706

16,3 1,127 61,752

16,3 1,149 61,779

16,2 1,173 61,802

16,2 1,227 61,870

16,1 1,295 61,881

16,0 1,344 61,754

15,8 1,461 61,942

15,7 1,532 61,968

15,7 1,565 62,014

15,6 1,595 62,051

15,6 1,612 62,065

15,4 1,691 62,115

15,3 1,770 62,149

15,3 1,790 62,174

15,2 1,854 62,187

15,0 1,904 62,213

14,7 2,049 62,275

14,6 2,104 62,317

14,5 2,150 62,327

14,3 2,193 62,348

14,2 2,230 62,347

14,0 2,285 62,374

14,0 2,291 62,382

13,6 2,365 62,403

13,4 2,404 62,406

12,8 2,514 62,426

12,5 2,553 62,441

12,0 2,603 62,460

11,2 2,660 62,491

10,9 2,672 62,497

10,4 2,683 62,528

9,8 2,692 62,531

9,3 2,698 62,547

8,9 2,704 62,555

8,6 2,705 62,568

7,5 2,710 62,574

6,8 2,713 62,606

6,4 2,715 62,610

5,5 2,719 62,621

4,8 2,723 62,645

4,4 2,726 62,671

4,1 2,726 62,670

3,7 2,729 62,694

2,8 2,736 62,732

1,8 2,743 62,746

1,3 2,747 62,751

0,5 2,752 62,768

-1,1 2,809 62,800

-1,2 2,876 62,819

-1,3 3,008 62,822

-1,4 3,024 62,844

Seite 24

5. Beantwortung gestellter Fragen

Sichtbares Licht umfasst einen Wellenlängenbereich von 380nm bis 780nm. Mittels und

ergibt sich ein Frequenzbereich von bis und ein Energiebereich von bis . Die gap-Energie ist bei Halbleitern die Energiedifferenz zwischen Leitungs- und Valenzband. Für eine Solarzelle bedeutet das, dass die Energie einfallender Photonen größer der gap-Energie sein muss, damit die Photonen absorbiert werden können und folglich Elektronen die Bandlücke überwinden können. Der nutzbare Wellenlängenbereich lässt sich aus folgendem Diagramm ableiten.

Abbildung 20 - nutzbarer Wellenlängenbereich Solarzellen

Der Bereich liegt also zwischen und was wiederum einem Frequenzbereich von und und einer Energie von bis entspricht. Zwei in Reihe geschaltete PV-Generatoren weisen folgende Charakteristik auf, welche auch auf Seite 21 gezeigt wurden. In Reihe, bleibt der Strom für beide Generatoren gleich, die Spannung addiert sich. Parallel ist die Spannung an beiden Generatoren gleich und die Ströme addieren sich. Eine Bypassdiode macht sich ohne Abschattung in einer I-U-Kennlinie nur durch den Durchbruch im negativen Bereich (2. Quadrant) bemerkbar.

Seite 25

6. Literaturverzeichnis Formel 1 FH Aachen Physik 4 - Praktikum Teil A – Photovoltaik I-U-Kennlinien von PV-Modulen S. 12 Formel 2 FH Aachen Physik 4 - Praktikum Teil A – Photovoltaik I-U-Kennlinien von PV-Modulen S. 12 Formel 3 FH Aachen Physik 4 - Praktikum Teil A – Photovoltaik I-U-Kennlinien von PV-Modulen S. 12 Abbildung 1 FH Aachen Physik 4 - Praktikum Teil A – Photovoltaik I-U-Kennlinien von PV-Modulen S. 8 Abbildung 2 FH Aachen Physik 4 - Praktikum Teil A – Photovoltaik I-U-Kennlinien von PV-Modulen S. 16 Abbildung 3 Diagramm aus den Messwerten Tabelle 1 Abbildung 4 Diagramm aus den Kenngrößen Tabelle 2 Abbildung 5 Diagramm aus den Kenngrößen Tabelle 2 Abbildung 6 Diagramm aus den Kenngrößen Tabelle 2 Abbildung 7 Diagramm aus den Kenngrößen Tabelle 2 Abbildung 8 Diagramm aus den Kenngrößen Tabelle 2 Abbildung 9 Diagramm aus den Kenngrößen Tabelle 2 Abbildung 10 Diagramm aus den Daten Tabelle 1 Abbildung 11 Übersicht I-U-Kennlinie aller PV-Module anhand Tabelle 3 Abbildung 12 Detailausschnitt I-U-Kennlinie aller PV-Module aus Tabelle 3 Abbildung 13 Vergleich P(U) aller PV Module aus Tabelle 3 Abbildung 14 I(U) Kennlinie für die Abschattung von c-Si aus Tabelle 4 Abbildung 15 I(U) Kennlinie für die Abschattung von mc-Si aus Tabelle 4 Abbildung 16 P(U) Diagramm für das verschattete c-Si Modul aus Tabelle 4 Abbildung 17 P(U) Diagramm für das verschattete mc-Si Modul aus Tabelle 4 Abbildung 18 Verschaltungsdiagramm aus Tabelle 5 Abbildung 19 Verschaltungsdiagramm aus Tabelle 5 Abbildung 20 http://www.photovoltaikforum.com/sonstiges-f13/auswirkung-wellenlaenge-solarzelle-

t19035.html - von maxwells » 17.09.2008, 13:47 Tabelle 1 Erste aufgezeichnete Messreihe – Temperaturabhängigkeit Tabelle 2 Aus Diagramm in Abbildung 2 ermittelte Kenngrößen Tabelle 3 zweite Messreihe I-U-Kennlinie aller PV-Module Tabelle 4 ermittelte Kenngrößen der untersuchten PV-Module Tabelle 5 dritte Messreihe zu Abschattungseffekten bei PV-Modulen anhand von c-Si und mc-Si Tabelle 6 vierte Messreihe zur Verschaltung zweier PV-Module, (parallel und in Reihe) Tabelle 7 Kenngrößen für die Verschalteten PV-Module (c-Si & mc-Si)

7. Anhang