LABO Juli/August 2010 38 FACHBEITRAG Ein guter Ausgangspunkt, um die Leistungsfähigkeit und den Wirkungsgrad neuer Solarzel- len-Technologien zu beurteilen, sind elektronische Messverfah- ren: I-V-, C-V- und Impedanz- Messungen geben zerstörungs- frei und schnell Aufschluss über die wichtigsten Parameter einer Solarzelle.
Die drei Verfahren gehören seit Jahren fest zum Ka- non physikalischer Messmetho- den.
Doch auch in diesem Feld macht die Geräteentwicklung rasante Fortschritte: Die aktuelle Generation elektrischer Mess- geräte – zum Beispiel das Mo- duLab MTS von Solartron Ana- lytical – ermöglicht es Laboren, alle drei Methoden (und mehr) mit einem Gerät durchzuführen, und bietet den Entwicklern viele weitere, neue Optionen.
I-V-Messung Die Messung der Strom-Span- nungs-Kennlinie ist das wich- tigste Standardverfahren, wenn es darum geht die Leistungs- kennzahlen einer Solarzelle zu beurteilen.
Der Messaufbau ist einfach: Die Solarzelle wird mit Hilfe einer Konstantlichtquelle in verschiedenen Intensitäten – von absoluter Dunkelheit bis zu intensiver Sonneneinstrah- lung – beleuchtet.
Während die Spannung linear oder treppen- förmig zunimmt, wird der Aus- gangsstrom gemessen.
Das Verhältnis von Strom und Spannung lässt sich in einer für die Zelle charakteristischen Kurve ausdrücken.
Bild 1 zeigt die typische I-V-Kurve handels- üblicher 18-V-Solarzellen.
Aus der einfachen Grafi k lassen sich praktisch alle relevanten Ba- sisparameter der Solarzelle aus- lesen: • Kurzschlussstrom (Isc).
• Leerlaufspannung.
• Maximale Leistung (P max).
• Stromstärke am Punkt maxi- maler Leistung (I max).
• Spannung am Punkt maxima- ler Leistung (V max).
• Füllfaktor (FF).
Auch der Wirkungsgrad (?) der Solarzelle lässt sich aus der I-V- Kurve errechnen: Er entspricht Pmax/E*A , wobei E die Lichtin- Aufschlussreiche Elektronikmessungen Solarzellenentwicklung profi tiert von I-V-, C-V- und Impedanz-Analysen Photovoltaik ist eine etablierte Technologie: Bereits in den Fünfzigerjahren des 20.
Jahrhunderts nutzten die Bell Labs die ersten Solarzellen, um das Telefonnetz im ländlichen Amerika funktionsfähig zu halten.
Doch auch nach 50 Jahren gibt es in der Photovoltaik-Forschung noch viel unentdecktes Terrain.
Denn die Labore konzentrierten sich lange auf die Weiterentwicklung klassischer Silizium-Zellen.
Erst seit einigen Jahren rücken auch alternative Materialien wie mikrokristallines Silizium, Gallium-Arsenid, Cadmium-Tellurid, Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid und Kupfer-Indium-Sulfi d in den Fokus.
Die neuen Technologien sind vielverspre- chend – doch es bedarf noch viel Grundlagenforschung, ehe ihre Leistung und ihr Wirkungsgrad zu denen von Silizium-Zellen aufschließen.
Dr.
Raymond Jansen*) ? __________ *) Ametek GmbH, Rudolf-Diesel- Str.
16, 40670 Meerbusch, E-Mail: raymond.jansen@ametek.de.
