Photovoltaik: Fraunhofer ISE entwickelt neue Referenz-Solarzellen

Freiburg - Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben eine neue Version von Referenzzellen für die Kalibrierung von Solarzellen entwickelt.

Im Kalibrierlabor des Instituts wurde ein neuer Zelltyp auf Basis von negativ leitendem Siliziummaterial (n-Typ) integriert und gleichzeitig der Aufbau der Referenzzelle optimiert. Für die Kalibrierung unterschiedlicher Solarzellentypen kann die Empfindlichkeit der Referenzzelle durch optische Filter präzise angepasst werden. Das reduziert die Messunsicherheit laut Fraunhofer ISE deutlich.

Neue Referenz-Zellen sind u.a. stabiler und homogener
Die neue Version der Referenzzellen erfüllt nach Angaben des Solarinstituts aus Freiburg alle internationalen Standards. Vor allem Prüflabors, Zell- und Modulhersteller könnten mit der neuen Zelle die Qualität ihrer Messungen deutlich erhöhen. Auch die exakte Messung der solaren Einstrahlung im Feld sei mit einer speziellen Outdoorversion der Zelle möglich.
Je präziser die Einstrahlung bestimmt werden kann, desto genauer lässt sich die Performance von PV-Kraftwerken ermitteln. Die Kalibrierlabors des Fraunhofer ISE (Callab PV Cells und Callab PV Modules) vermessen seit Jahren für verschiedene Typen von Solarzellen und Modulen. Zudem bietet Fraunhofer ISE Dienstleistungen für die Ertragsprognose und das Monitoring von PV-Kraftwerken. Die Entwicklung von Referenzzellen für In- und Outdoormessungen wird dort nach eigenen Angaben seit rund 15 Jahren vorangetrieben. „Für unsere neue Version von WPVS-Referenzzellen haben wir den inneren Aufbau komplett verändert“, so Stefan Brachmann vom Fraunhofer ISE. „Die Referenzzellen wurden in Hinblick auf Linearität, Stabilität, Homogenität und Dauerhaftigkeit optimiert.“

N-dotierte Solarzellen bei infraroter Strahlung effektiver
Erstmals haben die Freiburger Forscher eine Siliziumsolarzelle aus sogenanntem n-Typ Material integriert. Sie bedeutet laut Fraunhofer ISE eine deutliche Erweiterung der sogenannten spektralen Empfindlichkeit im Vergleich zu den weiterhin erhältlichen p-Typ Referenzzelle. Bei n-Typ und p-Typ-Solarzellen geht es um die Dotierung oder Integration zwei verschiedener Arten von Fremdatomen in das Grundmaterial. Die neue Referenzzelle (n-Typ) empfiehlt sich besonders zur Kalibrierung von ebenfalls auf n-Typ basierenden neuen Solarzellen und Modulen, die im Infraroten eine bessere spektrale Empfindlichkeit besitzen als die bisherigen auf p-Typ basierenden Referenzzellen.
Zudem sei die thermische Ankopplung von Zelle und Gehäuse verbessert worden. Dadurch ergibt sich ein kleinerer Temperaturgradient zwischen Solarzelle und Referenzzellengehäuse als bislang. In Kombination mit optischen Filtern kann die neue Referenzelle für die Kalibrierung unterschiedlicher Solarzellentechnologien angepasst werden.