Institut für Solarenergieforschung bringt Referenzsolarzelle auf den Markt

In der Entwicklung und der Produktion von Solarzellen und PV-Modulen werden diese unter verschiedensten Beleuchtungsbedingungen genauestens vermessen. Dafür kommen sogenannte Sonnensimulatoren zum Einsatz. Diese Beleuchtungseinheiten bilden laut Forschungsinstitut das Licht der Sonne möglichst ideal nach und erlauben Messungen im Labor unter realistischen Strahlungsbedingungen. Für möglichst präzise Messungen müssten die Einstrahlungsbedingungen im Sonnensimulator genau bekannt sein. Mit der „BigRef“ können die Bestrahlungsstärke und Homogenität der Lichtfelder in den Sonnensimulatoren genau bestimmt werden.

Die „BigRef“ sei derzeit die einzige am Markt erhältliche großflächige (160 × 160 mm) Referenzsolarzelle. Der einzigartige Aufbau der „BigRef“, der Techniken aus dem Solarmodulbau nutzt (zum Beispiel eine Einkapselung in EVA-Copolymer), führt laut ISFH zu einer extrem guten thermischen Ankopplung an die Grundplatte und damit zu einer exzellenten Temperierbarkeit des Sensors. Dies sei für präzise Kalibrierungen von Konstantlichtsonnensimulatoren und Messplätzen zur Bestimmung der spektralen Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit unerlässlich.

Der größte Vorteil der „BigRef“ sei jedoch ihre Größe. Als aktives Sensorelement würden handelsübliche Solarzellen mit Kantenlängen von derzeit rund 160 Millimeter verwendet. Bisherige am Markt erhältliche eingekapselte Referenzsolarzellen hätten eine Kantenlänge von nur 20 Millimeter. Marktübliche Photovoltaikmodule würden derzeit Größen von bis zu 1,3 × 2,2 m² erreichen. Die Lichtfelder der Sonnensimulatoren für Module seien entsprechend groß.

Um ihre Homogenität zu vermessen, müssten die bestrahlte Fläche abgerastert und eine Homogenitätskorrektur durchgeführt werden. Je kleiner die dafür verwendete Referenzsolarzelle, desto größer sei der Aufwand. Bei der Kalibrierung der Bestrahlungsstärke von Sonnensimulatoren für einzelne Solarzellen habe eine großflächige Referenzsolarzelle den Vorteil, dass eine Homogenitätskorrektur sogar komplett entfallen könne. Das vereinfache nicht nur die Kalibrierprozedur, sondern führe auch zu einer noch geringeren Messunsicherheit.

Die Entwicklung der „BigRef“ sei die Fortführung der gemeinsamen Arbeiten im Projekt „Uniform Sun“, das vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert worden sei und die Entwicklung eines modularen Solarmoduls zur Bestimmung der Lichtfeldhomogenität von Sonnensimulatoren für Solarmodule zum Inhalt gehabt habe. Die „BigRef“ sei bei IB-MuT erhältlich und könne am Solarzellenkalibrierlabor des ISFH kalibriert werden. Das Ingenieurbüro Mencke und Tegtmeyer GmbH ist ein niedersächsisches mittelständiges Unternehmen mit 18 Mitarbeitern, das seit 1993 an der Verbesserung und Qualitätssteigerung von PV-Modulen und -Anlagen arbeitet. Das ISFH forscht mit derzeit 158 Mitarbeitern an innovativen Technologien für die Solarenergienutzung. red