Purely electrical power stabilization of photovoltaic technologies

Abstract

Mit dem steigenden weltweiten Energiebedarf werden erneuerbare Energieträger wie Photovoltaik in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. Die präzise Schätzung der Ausgangsleistung von Photovoltaikmodulen ist wesentlich für die korrekte Bemessung von Photovoltaikanlagen. Eine Herangehensweise um die Prä-Standardisierung von Dünnschicht-Photovoltaikmodulen zu verbessern, ist die Dunkelstrom-Stabilisierung (dark bias stabilization). Obwohl es die Grundidee schon seit Jahrzehnten gibt, ist in der näheren Vergangenheit wenig zu dem Thema geforscht worden. Im Zuge dieser Diplomarbeit habe ich zunächst eine Literaturrecherche zum Thema Dunkelstrom-Stabilisierung durchgeführt, gefolgt von Dunkelstrom-Stabilisierungs-Experimenten an verschiedenen Photovoltaikmodultypen. Nach dem Pearl-TF PV Report, der den Ausschlag für den Beginn dieser Arbeit gab, fand ich positive Ergebnisse für Dunkelstrom-Stabilisierung von CZTS Minimodulen unter der Verwendung von Vorströmen kleiner als die Kurzschlussströme der betrachteten Module. Für die großen CIGS und mono-c-Si Module waren die Ergebnisse weniger vielversprechend, vermutlich aufgrund schlecht gewählter Parameter für die Stabilisierung. Zusammenfassend wurde beobachtet, dass Dunkelstrom-Stabilisierung tatsächlich eine gültige, kostengünstigere Alternative zu den traditionellen Stabilisierungsmethoden bieten kann, und in Zukunft weiter an dem Thema geforscht werden sollte.

With the increasing world energy demand, renewable power sources like photovoltaics will become more and more important for our future. The accurate estimation of output power of photovoltaic modules is crucial for the correct sizing of photovoltaic power plants. One approach to improve pre-standardization methods in the field of thin film photovoltaic devices is dark bias stabilization. While the idea has been out for decades, there has been little research in the recent past. For this thesis, I made a literature research in dark bias stabilization, followed by dark biasing experiments on photovoltaic modules. In accordance with the Pearl-TF PV report that sparked this thesis, I found favorable results in dark biasing of CZTS minimodules with biasing currents smaller than the short circuit current of the biased module. For the full scale CIGS and mono-c-Si modules the results were less promising, most likely due to bad choice of bias parameters. It can be concluded that dark bias stabilization may in fact be a valid, more economic alternative to more traditional stabilization techniques and should be investigated further in the future.