I-U-Kennlinie bei Solarzellen

bienchen · Anmeldungsdatum: 25.05.2007 Beiträge: 3

Hallo,
ich hab das Problem, dass ich bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken eine Spannungs-Strom-Kennlinie einer Solarzelle ermittelt hab. Jetzt suche ich verzweifelt nach iInformationen, wie ich diese Kennlinie auszuwerten habe. Dabei hab ich folgende Probleme: Erst mal will ich den Verlauf der Kurve erklären, finde dazu aber nichts, und dann ist es jetzt bei meiner Kennlinie so, dass bei doppelter Beleuchtungsstärke nicht doppelter Kurzschlussstrom vorliegt. Teilweise kann ich mir das ja über die Temperatur erklären, aber die Abweichungen sind recht groß, ist das normal?
Danke für eure Hilfe

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

wie hast du denn die strahlungsintensität gemessen ?
und was sollst du denn auswerten. die kennlinie ist einfach eine kennlinie - natürlich kann man versuchen diese nach physikalischen prinzipien zu beschreiben, aber das führt vielleicht zu weit...

bienchen · Anmeldungsdatum: 25.05.2007 Beiträge: 3

Die Strahlungsintensität hab ich mit so nem sensor gemessen, der hat mit dann ne spannung oder stromstärke (was genau weiß ich leider nicht mehr) angezeigt, dann musste ich in einer tabelle und einem graphen ablesen, welche strahlungsintensität ich in etwa hab. so genau war das verfahren also nicht.
und zum auswerten: die kennlinie hat mit zunehmendem widerstand des verbrauchers einen bestimmten verlauf: zuerst nimmt die stromstärke wenig ab und die spannung halt zu, dann nimmt irgendwann die stromstärke sehr stark ab. Wieso ist das so?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Man kann sich die Kennlinie vielleicht so plausibel machen:

Ein Solarpanel ist im Prinzip ein pn-Übergang, und hat somit, wie eine normale Diode eine Raumladungszone, was zur bekannten Diodenkennline (W=0) führt. Nun werden durch die Einstrahlung (W>0) zusätzliche Ladungsträher mobilisiert, die von der Raumladungszone abgesaugt werden. Diser Strom ist weitgehend unabhängig von der Spannung und somit bei konstanter Einstrahlung auchkonstant, überlagert sich aber der normalen Diodenkennlinie, was zu einer verschobenen Diodenkennlinie im vierten Quadranten führt.

bienchen · Anmeldungsdatum: 25.05.2007 Beiträge: 3

ähm..ok, meine kennlinie sieht etwas anders aus...ich weiß aber nicht, wie ich hier jetzt ein bild davon reinstellen könnte. ich versuch sie zu beschreiben: ich hab die y-achse als strom-achse und x ist dann die spannung. Bei einem widerstand von 0 ab ich dann einen gewissen (kurzschluss)strom und keine spannung. mit zunehmendem widerstand krieg ich dann eine spannung und anfangs bleibt die stromstärke noch nahezu gleich, fällt dann aber irgendwann stark ab bis null, da ist dann die leerlaufspannung erreicht bei unendlichem widerstand.
ich hab aber noch eine weitere frage, die mir grade eingefallen ist: kann ich denn irgendwie bei der solarzelle die elektrische feldstärke des elektrischen feldes bestimmen, das sich im pn-übergang aufbaut?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Dieses beschriebene Verhalten ist ja genau der rot umrandete Teil meiner Zeichnung. Nur mit negativem Vorzeichen.

Das Solarpanel hat eine fixe UI Kennlinie, d.h.

Gleichzeitig muss bei Belastung R gelten

Dort wo sich diese zwei Kurven schneiden, ist der Arbeitspunkt.

In den folgenden Diagrammen habe ich einmal R=0.1, 1 und 10 Ohm als Lastwiderstand angenommen. Der Arbeitspunkt bewegt sich dann zuerst auf annähernd konstantem Strom (1A) und bricht dann auf Null zusammen, genau wie Du beschreibst. Viel anders kann Deine Messung nicht sein.