experimentelle Bestimmung des Wirkungsgrades einer Solarzell

Maschine · Anmeldungsdatum: 18.11.2011 Beiträge: 74

Meine Frage:
Hallo ihr Lieben,

ich soll im Rahmen meines Studiums den Wirkungsgrad einer Solarzelle auf experimentelle Weise bestimmen. Die frage ist nun wie ich das am Sinnvollsten mache?

Meine Ideen:
Ich weiss das der Wirkungsgrad der Quotient zwischen abgestrahlter Leistung der Lichtquelle und elektrischer Leistung der Solarzelle ist (der ausserdem Flächenabhängig ist).

Also

Die Leistung der Lichtquelle würde ich folgendermaßen berechnen.
Eine normale Glühbirne wandelt 3-4% der Nennleistung in Licht um.
Also wäre die komplette abgestrahlte Leistung in Form von Lichtenergie:

nun müsste man noch schauen wieviel Licht von der Lichtquelle auch wirklich auf der Solarzelle landet. Da ist mir das Stichwort optische verdünnung bekannt und klar. (obwohl ich mich frage ob es einen so großen effekt hat wenn meine Lichtquelle 15 cm von meiner Solarzelle steht!?)

Nun aber der eigentliche Knackpunkt, nämlich die bestimmung der elektrischen Leistung der Solarzelle.

Im Netz steht sehr oft drin das man die Leistung über eine U-I-Kennlinie aufnimmt. Was das ist kann ich mir noch vorstellen aber leider habe ich absolut keinen Plan wie ich diese aufnehme. Auch weiss ich nicht wie ich die Leerlaufspannung und den Kurzschlussstrom bestimme. Und es ist mir nicht ganz klar wie ich den sogenannten Maximum Power Point (MPP) aus meinen Messungen bestimme. Auch ein für mich verständliches und sinniges Schaltbild habe ich bisher leider noch nicht gefunden.

Für Hilfe wäre ich euch sehr dankbar.
LG

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Was spricht dagegen die Leistung deiner Strahlungsquelle zu messen, anstatt irgendwelche Abschätzungen und Annahmen hereinzubringen, die dir letztendlich einen unbestimmbaren Fehler liefern dürften?
Leistung kann man messen, indem man den Spannungsverlauf bei der Entladung über einen ohmschen Widerstand aufzeichnet.

Maschine · Anmeldungsdatum: 18.11.2011 Beiträge: 74

Gibt es ´denn die möglichkeit die Strahlungsleistung der Glühbirne einfach zu messen (also auch ein Messgerät dafür?)
Wenn ich die komplette Leistung der Glühbirne messe habe ich ja immer noch keine Aussage dafür wieviel Energie in Form von Licht auf meine Solarzelle fällt.
LG

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Maschine · Anmeldungsdatum: 18.11.2011 Beiträge: 74

Das mit dem Spektrometer hört sich für mich sehr interessant an! So was hatte mein Prof auch schon angesprochen.
Die haben nämlcih gerade ein niegelnagelneues bekommen!
kannst du mir vlt noch kurz erklären wie das genau funktioniert? also nicht die bedienung des spektrometers da werde ich mich sicherlich noch in der gebrauchsanweisung schlau machen müssen!
Aber was nehme ich denn da genau auf? Ich stell mir das so vor weiss aber nicht recht ob das so stimmt.

Ich nehme das spektrum der glühbirne mit dem spektrometer auf.
bekomme dann zu einer bestimmten zeitdifferenz dt verschiedene peaks zu verschiedenen wellenlängen die von der glühbirne ausgestrahlt werden und kann dann damit die energie berechnen die von der Lichtquelle in einer bestimmten Zeit in form von Strahlung abgegeben wird.
letzter Schritt:
Wie kann ich dann von der Energie auf die Strahlungsleistung schliessen?

Danke für deineHilfe und sry für meine begriffsstutzigkeit aber Elektrodynamik ist nicht so meins!

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Maschine · Anmeldungsdatum: 18.11.2011 Beiträge: 74

OK SUPER das habe ich verstanden Rock

!
Nun wäre da noch das Problem mit der Leistungsbestimmung der Solarzelle!
Wie ich oben schon geschrieben habe findet man sehr häufig die Bestimmung der Leistung über die I-U-Kennlinien. Aber leider habe ich keine Ahnung wie ich diese aufnehme und Auswerte. Mir fehlt da das komplette verständnis dafür kannst du mir da vlt. auch noch helfen?

Dann wäre mein Experiment in der Theorie auch schon fertig smile

LG (und großes DANKE)

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Maschine · Anmeldungsdatum: 18.11.2011 Beiträge: 74

I könnte ich doch dann auch in reihe hinter dem Widerstand mit einem amperemeter messen oder nicht?
Das schaltbild kann ich mir jetzt vorstellen.
Allerdings bekomme ich doch so keine U-I-Kennlinie die die Spannung in abhängigkeit vom Strom zeigt sondern nur einen Momentanwert der Leistung über U und I!
Im Netz ist da noch die rede von einer veränderlichen Spannung und als folge daraus auch veränderte werte für I. Mit hilfe des sogenannten MPP(Maximum Power Point) kann man dann auch die maximale Leistung der Solarzelle bestimmen.
Aber wie verändere ich denn die Spannung der Solarzelle?
Leider muss ich jetzt noch zur arbeit gehen und kann jetzt nicht mehr zurückschreiben aber ich schau morgen auf jeden fall wieder ins forum rein! Danke dir und noch einen schönen und angenehmen abend!

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Maschine · Anmeldungsdatum: 18.11.2011 Beiträge: 74

So einfach ist das!? Rock

Na dann bau ich mir doch da gleich mal nen schiebe oder drehwiderstand ein (spart mir das ständige umstecken) und schau mir das mal an!
Die Leerlaufspannung und den Kurzschlussstrom müsste ich ja dann einfach bei den Grenzpunkten bestimmen indem ich R einmal ganz ganz klein wähle (gegen 0 gehen lasse) und einmal ganz ganz groß (also gegen "unendlich laufen lasse) oder ?

Hast du noch eine Idee wie man den MPP aus einer aufgenommenen Messreihe bestimmt? Also das optimale Produkt aus Spannung und Strom so das ich die größt mögliche Leistung habe?
Riecht für mich irgendwie nach einer Extremwertaufgabe oder geht das auch einfacher bzw. sinnvoller

LG