Entwicklung von Solarzelle und Solarmodul für konzentriertes Sonnenlicht

Abstract

Indem Solarzellen bei konzentriertem Sonnenlicht betrieben werden, lassen sich die Herstellungskosten von Modulen deutlich senken, da teure Siliziumfläche gegen billigere Spiegelfläche ersetzt wird. In dieser Arbeit wird ein Parabolrinnenkonzentrator vorgestellt, der das Sonnenlicht um den geometrischen Faktor 30 auf etwa Daumennagel-große Zellen bündelt. Die Größe der Zellen wird so gewählt, dass das Modul eine hohe Spannung bei kleinem Strom erzeugt, um Ohm sche Verluste niedrig zu halten. Das Modul wird als Hybridsystem geplant. Es nutzt die bei reiner Photovoltaik unerwünschte Wärme ebenfalls aus und stellt somit elektrische Energie und thermische Energie bereit. Anhand des Modells der Ohm'schen Verluste wird die Vorderseite der Zelle designed, indem die Verluste durch die Abschattung durch die Finger, die den Strom von der Zellenoberfläche abbleiten, und die Verluste infolge Ohm'scher Widerstände in Fingern und Halbleitermaterial gegeneinander abgewägt werden. Die Strom-Spannungskennlinien von 600 aus polykristallinen Wafern gefertigten Zellen werden vermessen und ergeben eine Statistik der wesentlichen Kenngrößen. Durch den Spannungsabfall entlang den Fingern zeigt sich ein Kennlinienverlauf, der vom 2-Dioden-Modell abweicht und durch das distributed-diode-model erklärt wird. Mit einer gestuften Lötleiste aus Teflon und Lötpaste gelingt die Lötung von Strings schnell und zuverlässig. Die elektrische Energieausbeute liegt rund 20% unter der berechneten Vorgabe, was zum Teil am Spiegel liegt und somit noch Potential zur Verbesserung bietet.<br />