22.06.2018

Exakte Sensoren für Sonnenstrahlung

Neues Labor für die Kalibrierung von Solarstrahlungssensoren.

Das Solarzellen­kalibrierlabor des Kalibrier- und Test­zentrums – CalTeC – am Institut für Solarenergie­forschung ISFH ist das erste anerkannte Kalibrier­labor in Deutsch­land und eines der wenigen weltweit, das zerti­fizierte Messungen zur Bestimmung der Bestrahlungs­stärkeempfind­lichkeit von Solar­strahlungs­sensoren als wissen­schaftliche Dienstleistung für die Photovoltaik­industrie und forschung anbietet. „Wir freuen uns sehr über das neue Angebot am ISFH, da es uns ermöglicht, die Präzision unserer Produkte noch genauer als bisher unab­hängig bestätigen zu lassen“ sagt Nikolai Maris vom Ingenieur­büro Mencke & Tegtmeyer, einem Hamelner Hersteller von Silizium-Solar­strahlungs­sensoren, die weltweit eingesetzt werden.

Abb.: Messaufbau für die Kalibrierung eines Solarstrahlungssensors am ISFH-CalTeC. (Bild: ISFH)

Solar­strahlungs­sensoren entsprechen in ihrem Aufbau einem Photovoltaik­modul und ermöglichen eine Analyse der PV-Erträge. Sie werden in Solarparks bei der Planung zur Überprüfung der Einstrahlung am Auf­stellort und zur Überwachung der korrekten Funktions­weise der PV-Module eingesetzt. Das präzise Moni­toring ermöglicht eine Opti­mierung der Solar­anlage im laufenden Betrieb durch maßge­schneiderte Wartungs- und Instand­haltungs­maßnahmen. Die Akkre­ditierung umfasst die Bestimmung der spektralen Bestrahlungs­stärkeempfind­lichkeit unter Standardtest­bedingungen sowie als Funktion von Arbeits­temperatur, Bestrahlungs­stärke und Wellenlängen­bereich.

Die Kali­brierung eines Solar­strahlungs­sensors wird in der Regel bei Standardtest­bedingungen von 25°C und einer Bestrahlungs­stärke von 1000W/m2 mit einem AM1.5G-Spektrum durchgeführt. Dabei sind mehrere Effekte zu beachten. Da die Sensoren in der Regel nicht aktiv gekühlt sind, erwärmen sie sich im realen Betrieb. Daher beinhaltet eine Kali­brierung immer die Bestimmung der Bestrahlungs­stärkeempfind­lichkeit als Funktion der Temperatur. Hierzu wird der Solar­strahlungs­sensor mit dem Licht eines Sonnen­simulators beleuchtet und das Ausgangs­signal des Sensors als Funktion der Temperatur des eingebauten Temperatur­sensors für Tempera­turen von 23 bis 75°C gemessen.

Sollte sich das Ausgangs­signal nicht linear mit der Bestrahlungs­stärke ändern, so ist eine Kali­brierung bei unter­schiedlichen Bestrahlungs­stärken angeraten. Am ISFH können dafür Kali­brierungen bei 100, 500 und 1000 W/m² durch­geführt werden. Für höchste Präzision muss dann noch eine spektrale Fehl­anpassungs­korrektur durch­geführt werden. Hierzu wird die Bestrahlungs­stärkeempfind­lichkeit als Funktion der Wellen­länge gemessen. Diese Messung erfordert einen Solar­strahlungs­sensor ohne Mess­elektronik oder Mess­widerstand und wird in der Regel an einem bau­gleichen Sensor durch­geführt.

ISFH / JOL

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