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Untersuchung zur hochpräzisen Vermessung der elektrischen Parameter von Solarzellen
No full textDiese Arbeit gibt einen Überblick über die Kalibrierung und hochpräzise Bestimmung der Leistungsparameter von Solarzellen und der dazu notwendigen Messverfahren und Prozeduren. Dabei werden vor allem grundlegende Effekte und Ursachen der notwendigen Messungen oder spezialisierte Detailbetrachtungen für Siliciumsolarzellen betrachtet. Ein wesentlicher Teil der Arbeit befasst sich mit der Ursache spektraler Effekte. Kapitel 4 zeigt die vollständige Charakterisierung eines Diodenarray-Spektralradiometers auf. Dabei werden im Unterabschnitt 4.2 die speziellen Anforderungen für die Messung von Blitzspektren untersucht. Damit ermöglicht diese Arbeit hochgenaue rückgeführte Messungen an Blitzen, welche als Standardlichtquelle in der industriellen Produktion eingesetzt werden.Des Weiteren wird in Abschnitt 4.4 die Bewertung der Spektren entsprechend der IEC-Norm IEC60904-9 einschließlich ihrer Messunsicherheiten mittels einer Monte-Carlo Methode diskutiert. Die Betrachtungen im abschließenden Unterkapitel 4.5 zeigen, dass die Emissionslinien der Xenonentladungslampen von einem Spektrometer mit endlicher optischer Auflösung ausreichend genau wiedergegeben werden.In Kapitel 5 sind die Untersuchungen zur Messung der spektralen Empfindlichkeit von großen Industriesolarzellen zusammengefasst. Die hierbei angewandte differentielle Messmethode erfordert eine Berücksichtigung der Linearität der Solarzelle, welche durch die in dieser Arbeit für Kalibrierungen weiterentwickelte Methode nun ausreichend möglich ist. In Unterabschnitt 5.1.7 ist die Auswirkung des Parallelwiderstandes (RP) der Solarzelle auf die Messung durch das Zusammenspiel mit der Messelektronik mittels Simulationsrechungen gezeigt. Erst diese Arbeiten ermöglichen eine Bewertung der Absolutwerte der spektralen Empfindlichkeitsmessungen von Solarzellen mit niedrigem RP.In Kapitel 6 werden die Messunsicherheiten für die V-Kennlinienmessung zusammengefasst. Dabei steht die Unsicherheit des spektralen Mismatchfaktors im Mittelpunkt. Die Fehlerfortpflanzung mittels eines Monte-Carlo-Verfahren zeigt die Auswirkungen unterschiedlicher spektraler Anpassungen von Referenz und Testsolarzelle auf die Messunsicherheit. Diese Ergebnisse validieren den in Abschnitt 3.3 entwickelten Anpassungsindex als eine geeignete Größe zur Beurteilung der spektralen Anpassung.Eine eingehende Analyse deckt die relevanten Wellenlängenbereiche auf und ermöglicht so erstmals eine gezielte Optimierung spektraler Verteilungen. Die Auswirkungen unterschiedlicher Kontaktierungen der Solarzellen an der Busbar-Metallisierung auf die Kennlinienmessung zeigen die Notwendigkeit einer Standardisierung. Die in Abschnitt 6.3.2 untersuchte Messung der Solarzellentemperatur zeigt die Grenzen der Genauigkeit radiometrischer Messungen (wie sie in der industriellen Produktion eingesetzt werden) aufgrund der relativ geringen Emissivitäten der Solarzellenoberflächen, auf. Die Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit bei der Mismatchkorrektur ermöglicht nun hochgenaue, rückführbare Messungen der Temperaturkoeffizienten der IV-Parameter unter Berücksichtigung der Forderungen der neuen Norm zur Bestimmung des Jahresertrages (IEC61583).Kapitel 7 fasst die für Solarzellenreferenzen durchgeführten Untersuchungen zusammen. Neben der Untersuchung von Randeffekten und Degradation verkapselter Solarzellen wurden vor allem Kriterien für die Auswahl geeigneter Solarzellen entwickelt. Dabei konnte der in Abschnitt 3.3 entwickelte Anpassungsindex angewandt werden. Die Entwicklung eines teilverkapselten Referenzelementes aus großen 6“ Industriesolarzellen schließt das Kapitel ab.Kapitel 8 betrachtet die speziellen Anforderungen bestimmter Zelletechnologien. Die Arbeiten führten zu einem Kontaktierungskonzeptes für Rückkontaktsolarzellen, so dass nun rückführbare Messungen möglich sind. Für bifaciale Solarzellen wurde eine Datenbasis erarbeitet, so dass die Einflüsse der Reflexionen des Messchucks abgeschätzt werden können. Modellrechnungen für serienverschaltete Solarzellen (Module) unter inhomogener Beleuchtung zur Abschätzung der Messunsicherheiten schließen das Kapitel.publishe
Untersuchungen zur hochpräzisen Vermessung der elektrischen Parameter von Solarzellen
No full textDiese Arbeit gibt einen Überblick über die Kalibrierung und hochpräzise Bestimmung der Leistungsparameter von Solarzellen und der dazu notwendigen Messverfahren und Prozeduren. Dabei werden vor allem grundlegende Effekte und Ursachen der notwendigen Messungen oder spezialisierte Detailbetrachtungen für Siliciumsolarzellen betrachtet. Ein wesentlicher Teil der Arbeit befasst sich mit der Ursache spektraler Effekte. Kapitel 4 zeigt die vollständige Charakterisierung eines Diodenarray-Spektralradiometers auf. Dabei werden im Unterabschnitt 4.2 die speziellen Anforderungen für die Messung von Blitzspektren untersucht. Damit ermöglicht diese Arbeit hochgenaue rückgeführte Messungen an Blitzen, welche als Standardlichtquelle in der industriellen Produktion eingesetzt werden. Des Weiteren wird in Abschnitt 4.4 die Bewertung der Spektren entsprechend der IEC-Norm IEC60904-9 einschließlich ihrer Messunsicherheiten mittels einer Monte-Carlo Methode diskutiert. Die Betrachtungen im abschließenden Unterkapitel 4.5 zeigen, dass die Emissionslinien der Xenonentladungslampen von einem Spektrometer mit endlicher optischer Auflösung ausreichend genau wiedergegeben werden
Bifacial solar cells in STC measurement
No full textS.1358-1362New cell concepts need to be evaluated for their potential in competition with standard solar cell technologies. At Fraunhofer ISE CalLab PV Cells measurement methods are developed which shall allow including newer cell technologies in this competition. This work investigates the influence of bifaciality on high precision measurements under standard test conditions on bare solar cells. A certain degree of bifaciality is an intrinsic property of most back contact solar cell concepts due to the gaps in the back metallisation. We measured the reflectivity for a range of chuck surfaces and the optical transmission of bifacial cells from actual cell technologies. With the measured rear spectral response then the extent of the additional current contribution is calculated for the different chuck surfaces both, spectrally resolved and integral. This is the basis for an optimisation of cell mounting systems suitable to ensure comparable measurement results. The results clarify the contribution from bifaciality to the measurement uncertainty and help to define standard conditions
Programmable Spectral Shaping Demonstrated at the Solar Spectral Irradiance Distribution
No full textS.8223-8234Highly accurate short-circuit current measurements of photovoltaic devices require spectrally adjustable radiation sources. This paper presents an optical setup, which is able to generate and adjust the spectral irradiance in the wavelength range from 355 nm to 1200 nm with an optical resolution of 7 nm to 15 nm. A grating light valve (GLV) is used as a spectral shaping tool. We prove the highly resolved spectral shaping capability by matching the spectral irradiance of the generated radiation to the AM1.5g reference solar spectral irradiance distribution, slightly smoothed to consider the limited bandwidth of the spectrometer. Remaining deviations are mostly lower than the spectral measurement noise of 0.5 % to 3 %.29Nr.
Uncertainty of the spectral mismatch correction factor in STC measurements on photovoltaic devices
No full textS.573-579Valuation of photovoltaic devices depends strongly on the measured power output of the device. This quantity is usually determined under artificial sunlight in production line measurement systems or industrial or research test labs. A practical calibration chain is realized essentially with measurements at solar simulators. The measurement conditions are defined in the IEC 60904 series of standards. An important part of the standard testing conditions is the definition of a specific spectral distribution of the sunlight (AM1.5 global). The inevitable deviations of the spectrum of artificial light sources from the standard spectrum have to be taken into account by a spectral mismatch factor. The uncertainty of this crucial correction is spectrally dependent, in most cases unknown and complex and inconvenient to evaluate. In this article a randomizing method is proposed which allows one to calculate the uncertainty of the mismatch factor from the uncertainties of the inpu t parameters determined with high spectral resolution. Based on a range of different spectral responses of solar cells on the one hand and variations of the solar simulator spectral distribution on the other, we are able to generalize the results to a broad set of measurement configurations. A sensitivity analysis reveals the crucial wavelength regions and thus allows the systematic optimization of simulator spectra and selection of reference cells.19Nr.
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Accurate Measurement of Bifacial Solar Cells with Single- and Both-Sided Illumination
No full textS.239-246In order to quantify the bifaciality of bifacial solar devices in a standardized way, the IEC technical specification 60904-1-2 defines two different measurement methods that can be conducted in addition to measurements at standard testing conditions. The first method (referred to as bifacial method) is based on simultaneous front and rear side illumination, the second method (referred to as equivalent irradiance (GE) method) comprises front-side illumination with increased irradiance. Intrinsic differences between the two methods can arise from the different photogeneration depth profiles for bifacial solar devices with e.g. injection-dependent recombination or inversion layer shunting. These injection-dependent effects occur as nonlinearity of short-circuit current as a function of irradiance. In this paper, the bifacial and GE methods are compared for bifacial passivated emitter and rear (PERC) solar cells with very strong nonlinearity. To detect differences between the two methods with high accuracy, an advanced measurement setup and an adapted calibration procedure have been used. The measurement uncertainties of the setup have been determined by means of Monte Carlo simulations taking into account correlations between both methods. Differences in IU parameters between the two methods were measured to be below 0.1 %rel, which is clearly within the respective measurement uncertainties. The two methods presented in the IEC technical specification 60904-1-2 can therefore be considered as consistent for bifacial solar cells with respect to nonlinearity. Further measurements and simulations indicate that the consistency also holds for lower front irradiances, which are relevant for energy rating and yield assessment of bifacial devices
Non-linearity of solar cells in spectral response measurements
No full textS.422-424At the PV calibration laboratory of Fraunhofer ISE (ISE CalLab) the analysis and reduction of uncertainty components involved in solar cell and module measurements at Standard Testing Conditions (STC) in test laboratory as well as in industrial production control is a central topic. A major contribution to the uncertainty is the spectral mismatch which can be corrected. The spectral response of the test cell is usually measured with a differential spectral response (DSR) measurement setup. We have investigated different approaches for measuring the spectral response of non-linear solar cells. The aim is to simplify the differential spectral response method in order to determine the spectral response at STC with just one DSR measurement and estimate the uncertainty added by this simplification
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