Photovoltaik Physik und Technologie der Solarzellen - IPHT Jena

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

2 Sonneneinstrahlung - 9 - Unmittelbar oberhalb der Erdatmosphäre hat die Sonneneinstrahlung nahezu die Charakteristik einer Schwarzen Strahlung mit einer Strahlungsflussdichte von j AM0 = 1353 W/m 2 und einer Temperatur von 5800 K (Abb. 2.1). Für die spektrale Dichte ist zu beachten, ob sie auf das Energieintervall dE = SdT oder auf das Wellenlängenintervall d8 bezogen wird. Auf die Gesamtfläche der Erde strahlen oberhalb der Atmosphäre 1,7@10 17 W ein und damit 11000 mal mehr, als die Menschen im Jahr 2000 umgesetzt haben. In der Atmosphäre absorbieren verschiedene Gase wie Wasser, Kohlendioxid, Methan und Ozon einen Teil der Sonnenstrahlung. Bei senkrechtem Sonnenstand und wolkenlosem Himmel (AM1, air mass 1) kommt das Spektrum nach Abb. 2.2 auf Meereshöhe an. Die von der Strahlung zu durchdringende Luftmenge wird mit „air mass“ bezeichnet. Bei einem Sonnenstand, der um den Winkel ( von der Senkrechten abweicht, wird auf Meereshöhe eine air mass AMx mit x = 1/cos( wirksam. x gibt die Verlängerung des Weges durch die Luft an. Der AM-Wert wirkt sich auf das Spektrum des ankommenden Lichts aus. Als Referenzwerte gelten AM1.5, entsprechend einer Zenitdistanz der Sonne von 48°, und eine Strahlungsflussdichte von j = 1 kW/m 2 . Diese Werte werden für die Kalibrierung des Wirkungsgrades von Solarzellen verwendet. Im Jahres- und im Tageslauf verändert sich die Einstrahlung wegen des Sonnenstandes und der somit zu durchstrahlenden air mass. Bei nicht nachgeführten Solarzellen variiert zudem die auf die Strahlrichtung projizierte Fläche. Abb. 2.3 zeigt, wie die Neigung der Kollektorfläche das Tagesmittel der eingestrahlten Energie im Laufe des Jahres beeinflusst. Offensichtlich sollte ein nicht nachgeführter Kollektor um den Winkel der geographischen Breite von der Horizontalen nach Süden geneigt sein. Eine weitere Reduktion der Einstrahlung erfolgt durch Wolken. In Abb. 2.4/5 ist dargestellt, mit welcher Sonneneinstrahlung auf eine waagrechte Fläche in den verschiedenen Gegenden der Welt gerechnet werden kann. In Mitteleuropa sind das ca. 2 bis 3 kWh/m 2 d entsprechend einer mittleren Leistung von 80 bis 125 W/m 2 , in den Wüstenregionen der Subtropen ca. 7 kWh/m 2 d = 300 W/m 2 . Die Einstrahlung in Deutschland zeigt Abb. 2.6. Die Einstrahlung in Jena wird von der Klimastation der Fachhochschule seit 1999 im 10-Minuten-Takt gemessen und im Internet zugänglich gemacht (http://mechatronik.mb.fh-jena.de/station). Im Jahr 2009 betrug die Einstrahlung dort 1105 kWh/m 2 oder im Mittel 3,03 kWh/m 2 d = 126 W. In Deutschland kann man mit einer Ausbeute von 800 kWh/kW pa (Norddeutschland) bis 900 kWh/kW pa (Süddeutschland) rechnen [Bine Projektinfo 03/2003], d.h. die mittlere abgegebene Leistung beträgt ca. 10% der installierten Maximalleistung. 2 Sonneneinstrahlung F. Falk, Photovoltaik WS 2010/11
Abb. 2.1: Strahlungsflussdichte oberhalb der Erdatmosphäre [Würfel] Abb. 2.2: Strahlungsflussdichte am Erdboden [Hu] - 10 - 2 Sonneneinstrahlung F. Falk, Photovoltaik WS 2010/11
Seite 1 und 2: Institut für Photonische Technolog
Seite 4 und 5: - 1 - 1 Die Energiewirtschaft und i
Seite 6 und 7: - 3 - Tab. 1.2: Wirtschaftlich nutz
Seite 8 und 9: - 5 - Abb. 1.5: Modellierung der mi
Seite 11: - 8 - Da die Anforderungen in den v
Seite 15 und 16: - 12 - 2 Sonneneinstrahlung F. Falk
Seite 17 und 18: - 14 - 3 Grundlagen der Photovoltai
Seite 19 und 20: - 16 - 3.2 Grundprinzipien der Sola
Seite 21 und 22: - 18 - der Solarzelle eine Rolle. I
Seite 23 und 24: Tab. 3.1: Bandlücken von Halbleite
Seite 25 und 26: 3.4 Absorptionskoeffizient - 22 - D
Seite 27 und 28: - 24 - 3.6 Übersicht über Solarze
Seite 29 und 30: - 26 - 4 Halbleiter I: Gleichgewich
Seite 31 und 32: - 28 - Außer dem Punktgitter, auf
Seite 33 und 34: - 30 - Bandlückenenergie zwar ausr
Seite 35 und 36: - 32 - Abb. 4.6: Prinzipielle Struk
Seite 37 und 38: - 34 - Bei amorphem Silicium gibt e
Seite 40 und 41: Dann ergibt sich - 37 - (4.14) m nZ
Seite 42 und 43: 4.6 Dotierte Halbleiter - 39 - Die
Seite 44 und 45: Wenn nur Akzeptoren vorhanden sind,
Seite 46 und 47: 4.7 Leitfähigkeit und Hall-Effekt
Seite 48 und 49: - 45 - Abb. 4.17: Widerstand von do
Seite 50 und 51: - 47 - Setzt man k (Gl. 4.33) zusam
Seite 52 und 53: - 49 - Abb. 4.19: Bandverbiegung an
Seite 54 und 55: - 51 - Bei p-dotierten Halbleitern
Seite 56 und 57: 4.9.3 Schottky-Kontakte - 53 - Meta
Seite 58 und 59: - 55 - Vor dem Kontakt Im Kontakt A
Seite 60 und 61: - 57 - Misst man "(
Seite 62 und 63:
- 59 - 5.3 Generation und Rekombina
Seite 64 und 65:
- 61 - Da in Solarzellen die Rekomb
Alle anzeigen

Photovoltaik Physik und Technologie der Solarzellen - IPHT Jena

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?