DE102007010490A1 - Referenzsolarzelle - Google Patents

Referenzsolarzelle Download PDF

Info

Publication number
DE102007010490A1
DE102007010490A1 DE200710010490 DE102007010490A DE102007010490A1 DE 102007010490 A1 DE102007010490 A1 DE 102007010490A1 DE 200710010490 DE200710010490 DE 200710010490 DE 102007010490 A DE102007010490 A DE 102007010490A DE 102007010490 A1 DE102007010490 A1 DE 102007010490A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
spectral
solar cell
reference cell
solar
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200710010490
Other languages
English (en)
Inventor
Ralf Adelhelm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pasan SA
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE200710010490 priority Critical patent/DE102007010490A1/de
Priority to PCT/EP2008/001634 priority patent/WO2008107132A2/de
Publication of DE102007010490A1 publication Critical patent/DE102007010490A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H01L31/02165Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors using interference filters, e.g. multilayer dielectric filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02Details
    • G01J1/04Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0488Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02Details
    • G01J1/08Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J2001/4266Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors for measuring solar light
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Die Referenzsolarzelle dient als optisches und elektrisches Referenzobjekt bei Leistungsmessungen von Solarzellen unter natürlicher und künstlicher Bestrahlung (Solarsimulatoren) wie in IEC60904 geschildert. Erfindungsgemäß kann die spektrale Empfindlichkeit der Referenzsolarzelle planmäßig erstellt werden, was zur Verbesserung der spektralen Anpassung der Referenzsolarzelle an eine spektrale Empfindlichkeit einer Testsolarzelle (Modul) führt. Damit wird der spektrale Korrekturfaktor gemäß IEC60904-7 optimiert.

Description

  • Einleitung
  • Die Forderung nach hoher und höchster Messgenauigkeit von elektrischen Kenngrößen von Solarzellen besteht von Seiten der Hersteller sowie Anwender der Photovoltaik.
  • Zentrale Schwierigkeit ist die Erzeugung und Messung von optischer Strahlung im solaren Spektralbereich von 300 nm–1200 nm im engeren Sinne, 300 nm–1900 nm im weiteren Sinne und 250 nm bis 4 μm im weitesten Sinne.
  • Kritik
  • Die Verwendung von Referenzsolarzellen und ihre Kalibrierung ist bekannt. Dazu wird auf [Winter] und auf die Verwendung des spektralen Korrekturfaktors (spectral Mismatch) verwiesen, wie er gemäß IEC60904-7 wohl-definiert ist. Es kommen den Referenzzellen zur Lösung der radiometrischen Aufgabenstellung (im Sinne des Mismatch) besondere Bedeutung zu. Allgemein wird die geforderte Messgenauigkeit von elektrischen Kenngrößen von Solarzellen durch die Anpassung der spektralen Empfindlichkeit der Referenzzelle an die spektralen Empfindlichkeit der zu testenden Solarzelle erreicht.
  • Als erfindungsgemäßer Mangel kann an den bekannten Referenzsolarzellen die inhärente unveränderliche spektrale Empfindlichkeit betrachtet werden. Im Sinne geforderter höchster Messgenauigkeit wird der Mismatch zur Korrektur benutzt und/oder durch Auswahl einer passenden Referenzzelle aus einer Menge vor Referenzzellen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit ein optimierter Mismatch erreicht.
  • Der praktisch in allen Fällen verbleibende Korrekturfaktor (Mismatch) kann als ein Maß für die Messgenauigkeit herangezogen werden, obwohl die Diskussion differenziert sein muss.
  • Die speziell entwickelte Referenzzelle mit Nachbildung einer spektralen Empfindlichkeit einer einzigen Teilzelle einer Mehrfachsolarzelle wird Komponentenzelle (component cell) genannt. Im Falle von Mehrfachsolarzellen für die Weltraumanwendung werden nach Stand der Technik die speziellen Komponentenzellen eigens für die Anwendung als Referenzzelle entwickelt (speziell gewachsene MOVPE-Strukturen) und sind extrem aufwendig durch eigenständige Produktion einer geringen Anzahl. Die Beurteilung des Degradationsverhalten (durch kosmische Strahlung, Elektronen, Protonen, etc.), insbesondere die Abnahme der spektralen Empfindlichkeit und die Änderung des Verlaufs der spektralen Empfindlichkeit, ist von hohem Interesse und ist unmittelbar an die Messgenauigkeit von entsprechenden Proben (zur Vorhersage von Degradationen) gebunden. Da die spektrale Empfindlichkeit sich im erheblichen Maße durch Degradation ändert, ist auch
    • • mit erhöhten Korrekturen durch den Mismatch und
    • • damit einhergehender Abnahme der Messgenauigkeit bei den Proben und
    • • damit auch mit zunehmender Unsicherheit in den Vorhersagen zu rechnen,
    was insgesamt einen erheblichen Einfluss auf das Design eines Satelliten haben kann und von hohem wirtschaftlichen Interesse ist.
  • Zusammenfassend kann die aufwendige Herstellung von Referenzzellen und speziell auch von Komponentenzellen und die dann naturgemäß unveränderliche spektrale Empfindlichkeit kritisiert werden.
  • Aufgabe
  • Übergeordnete Aufgabe ist die genaue Messung optoelektronischer Kenngrößen von Solarzellen und -modulen.
  • Es wird eine Referenzsolarzelle gefordert, welche die o. g. Mängel behebt und eine auf die Testzelle planmäßig anpassbare spektrale Empfindlichkeit besitzt. Als Beispiel und spezielle Aufgabe wird die Herstellung einer Komponentensolarzelle gefordert, welche die spektrale Empfindlichkeit einer degradierten GaAs-Solarzelle in einer GaInP/GaAs/Ge-Dreifach-Solarzelle (GaInP/GaAs/Ge multi junction solar cell for space application) nachbildet.
  • Referenzzellen
  • Die formulierte Kritik an den Referenzzellen beinhaltet bereits die erfindungsgemäße Idee zur Lösung: die planmäßig wählbare spektrale Empfindlichkeit einer Referenzsolarzelle. Es gibt ein ähnliches Problem in der Photometrie. Die "Anpassung eines Photovervielfachers an die Normspektralwertfunktion nach dem Spektralschablonenverfahren" wird von dem Autor D. Gundlach 1978 [Gundlach] in dem gleichnamigen Artikel vorgestellt. Die erfindungsgemäße Änderung des optischen Aufbaus und erfindungsgemäße Übertragung des genannten Verfahrens auf das neue Anwendungsziel "Anpassung einer Referenzsolarzelle an eine beliebige (aber feste) spektrale Empfindlichkeit einer zu prüfenden (, einer unter einem Solarsimulator zu messenden,) Solarzelle" führt zu einer Spektralschablone, wie sie Bestandteil der erfindungsgemäßen Referenzzelle ist.
  • Die Strahlung mit hinreichender Ortsunabhängigkeit in spektraler und räumlicher Verteilung trifft auf die Referenzelle. Mit Durchstrahlung des dispergierende Element des Verlauffilters wird die Strahlung hinsichtlich der spektralen Eigenschaften ortsaufgelöst. Die Solarzelle mit hinreichender Homogenität detektiert, erfasst, das ortsaufgelöste Strahlungsgemisch mit der ihr eigenen inhärenten spektralen Empfindlichkeit und produziert einen ortsabhängigen Strom, der idealtypisch über die Fläche eingesammelt wird. Das Ausgangssignal ist zu verstehen als integraler Strom über die ortsaufgelöste Stromgeneration, hervorgerufen durch den ortsaufgelösten Transmissionsgrad des Verlauffilter. So besitzt das Ausgangssignal der Solarzelle mit Verlauffilter eine neue spektralen Empfindlichkeit, die durch Geometrie der aktiven Fläche der Solarzelle im Vergleich zu den Geometrie des Verlauffilter planmäßig eingestellt werden kann. Eine geometrisch frei wählbare aktive Fläche der Solarzelle, z. B. mittels Zuschnitt der Solarzelle, in planmäßiger Positionierung im Verhältnis zum Verlauffilter führt bereits auf eine erfindungsgemäße Referenzzelle. Die technische Realisierung einer geometrisch frei wählbaren aktiven Fläche ist aufwendig und schwer änderbar. So wird erfindungsgemäß auf eine Spektralschablone zugegriffen, die einen planmäßigen Anteil der Solarzelle abdeckt, und so eine wählbare Geometrie der bestrahlten Fläche der Solarzelle ermöglicht. Idealerweise verhält sich der abgeschattete Teil der Solarzelle elektrisch als Isolator. So kann mittels mechanisch (oder photolithographisch) hergestellter Spektralschablone (und ihrem einfachen Austausch) eine planmäßig einstellbare spektralen Empfindlichkeit der Referenzzelle erreicht werden.
  • Voraussetzungen für Herstellung und Verwendung der erfindungsgemäßen Referenzzelle sind
    • • flächige Verlauffilter, die in jüngerer Zeit kostengünstig und großflächig hergestellt werden können
    • • (groß-)flächige Solarzellen, die den Anforderungen (z. B. Linearität) an einen (spektral-)radiometrischen Detektor genügen und vorzugsweise eine hinreichende ortsaufgelöste Homogenität hinsichtlich ihrer spektralen Empfindlichkeit hat
    • • hinreichende Homogenität der spektralen Strahldichteverteilung des Sonnensimulators (,der zu beurteilenden Strahlung).
  • Damit sind konkurrierende Anforderungen an die Fläche gegeben, die für die Kombination Verlauffilter/Spektralschablone mit zunehmender Größe an Auflösungsvermögen gewinnt und jedoch gleichzeitig anfällig wird für die Ortsabhängigkeit der spektralen Bestrahlungsstärke, wie sie bei Sonnensimulatoren und allgemein bei jeder Strahlungsquelle unvermeidbar sind. Letzteres gilt auch bei der Kalibrierung einer solchen Referenzzelle zu berücksichtigen
  • Zeichnungen
  • Die erfindungsgemäße Referenzzelle ähnelt im äußeren Erscheinungsbild und dem schematischen Aufbau der konventionellen Referenzzelle nach Stand der Technik.
  • Ausführungsbeispiele des schematischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Referenzzelle werden in den 13 im Querschnitt sowie in 45 als Explosionszeichnung gezeigt.
  • Die Zeichnungen zeigen folgende Teile:
  • 200
    Gehäuse
    201
    Solarzelle
    202
    elektrische Verbinder der Solarzelle
    203
    Temperatursensor
    204
    elektrische Verbinder (schematisch zusammengefasst) für den Temperatursensor
    205
    Peltierelement (auf elektrische Verbinder ist in der Zeichnung verzichtet
    206
    Vergussmasse, Kleber
    207
    transparente Vergussmasse, transparenter Kleber
    208
    Verlauffilter
    209
    Spektralschablone
    210
    separates Gehäuse für einen Widerstand und Stecker bzw. Buchsen
    211
    Widerstand
    212
    Schrauben für die Befestigung des separaten Gehäuses 210
    213
    Öffnung des Gehäuses 200 zur Durchführung der elektrischen Verbinder in das separate Gehäuse 210 zur Erreichung von Stecker bzw. Buchsen
    214
    Buchsen bzw. Stecker für den elektrischen Kontakt zur Solarzelle, zum Temperatursensor und zum Peltierelement
    215
    Passstifte im Gehäuse 200
    216
    Passlöcher in der Spektralschablone
  • Ausführungen
  • Zentrale Bestandteile im Sinne der Erfindung sind der Verlauffilter und die Spektralschablone. Der Verlauffilter besitzt vorzugsweise eine Linien- oder Bandentransmission in einem Spektralbereich, der die geforderte spektrale Empfindlichkeit überdeckt. So ist der Verlauf-Interferenzfilter VERIL BL 200 (Verlaufsbereich 400 nm–1000 nm) geeignet, als Filter für eine Silizium-Solarzelle (Empfindlichkeitsbereich: 300 nm–1150 nm) eingesetzt zu werden, um die spektrale Empfindlichkeit einer GaAs-Teilzelle (Empfindlichkeitsbereich: 670 nm–900 nm) einer GaInP/GaAs/Ge-Weltraumsolarzelle (gesamter Empfindlichkeitsbereich: 300 nm–1900 nm) nachzubilden.
  • Diese Kombination ist auch geeignet, um die spektrale Empfindlichkeit der unteren Teilzelle einer sogenannten micro-morphen Silizium-Solarzelle nachzubilden.
  • Geeignete Verlauffilter mit einem Verlaufsbereich, die bereits bei 300 nm beginnen und den Spektralbereich bis 1200 nm abdecken, sind aus dem Handel nicht bekannt, jedoch prinzipiell herstellbar. Das gleiche gilt für den weitesten hier interessierenden Spektralbereich der solaren Strahlung von 250 nm bis 4 μm.
  • Die Herstellung von Verlauffilter im Tauchverfahren, speziell Sol-Gel-Tauchverfahren, haben das technische Potential derartige Filter für die besagten Spektralbereiche hervorzubringen.
  • Die Charakterisierung des Verlauffilter umfasst im wesentlichen
    • • den maximalen örtlichen spektralen Transmissionsgrad τ(I,λ)max
    • • die örtliche Halbwertsbreite HW(I)
    • • spektrale Halbewertsbreite HW(λ)
  • Die aus [Gundlach] bekannte Behandlung der Charakterisierung muss auf die besagten Spektralbereiche ausgedehnt werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass an den Verlauffilter nicht ausschließlich die Forderung gestellt wird einen örtlichen spektralen Transmissionsgrad für Linien oder Banden besitzen zu müssen. Allgemein ist auch ein Verlauffilter mit Passfilter-Charakteristik mit ortsabhängiger Flanke möglich. Auch jeder anderer beliebiger ortsabhängiger Transmissionsgrad kann erfolgreich eingesetzt werden. Auch die Kombination mit Vollfiltern ist möglich.
  • Die Herstellung der Spektralschablone hinsichtlich der Geometrie der Blendenöffnung erfolgt mittels der Charakterisierung numerisch sowie empirisch und iterativ.
  • Als weiteres Ausführungsbeispiel wird hier eine Referenzzelle (mit geeignetem Filter und geeigneter Solarzelle) mit einem Satz spezieller Spektralschablonen genannt. So ist es möglich, eine spezielle Spektralschablone zu fertigen, die eine Band-Charakteristik mit konstanter spektraler Empfindlichkeit der Referenzzelle in einem planmäßigen Wellenlängenbereich, z. B. 500 nm–600 nm herstellt. So kann nach geeigneter Kalibrierung der Referenzzelle der Energiegehalt in dem Wellenlängenbereich von 500 nm bis 600 nm eines Sonnensimulators (oder einer beliebigen Strahlungsquelle) ermittelt werden. Ein Satz spezieller Spektralschablonen für entsprechende Wellenlängenbereiche kann die Energiegehalte eines Spektrums bestimmen, um eine Klassifizierung eines Sonnensimulators gemäß IEC60904-9 durchzuführen.
  • Da die Flankensteilheit beschränkt ist, kann die idealtypische konstante spektrale Empfindlichkeit an den besagten Wellenlängenbereichsgrenzen nicht sprunghaft verschwinden. Eine Fehlerabschätzung für diese Weise der Energiegehaltsmessung erhält man durch Messungen mittels weiterer Spektralschablonen, die genau an den genannten Wellenlängenbereichsgrenzen (im Beispiel um 500 nm und um 600 nm) eine schmalbandige spektrale Empfindlichkeit der Referenzzelle generiert.
  • So hat der vollständige Satz von Spektralschablonen für die Klassifizierung eines Spektrums gemäß IEC60904-9
    • • 6 Spektralschablonen für die Wellenlängenbereiche 400 nm–500 nm, 500 nm–600 nm, 600 nm–700 nm, 700 nm–800 nm, 800 nm–900 nm. 900 nm–1100 nm zur Energiegehaltsbestimmung und
    • • 7 Spektralschablonen für die Bereichsgrenzen um 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1100 nm zur Fehlerabschätzung der Energiegehaltsmessung.
  • Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel entsteht, wenn anstelle einer Solarzelle gleich mehrere elektrisch getrennte Solarzellen passgenau aneinandergereiht installiert sind und die elektrische Messung der Ausgangssignale der Solarzellen getrennt ermöglicht ist. Damit sind Simultanmessungen möglich, die eine Reduktion der Anzahl der Spektralschablonen erlaubt. Mathematisch ergibt sich bei idealtypischer Betrachtung kein Unterschied. Jedoch kann die Aufteilung in eine Mehrzahl von Solarzellen einen unerwünschten Effekt kompensieren: Die Spektralschablone führt zweckmäßig mit ihrer Blendenwirkung zu nicht-bestrahlten Teilen der Solarzelle. Zu unerwünschten Nicht-Linearitäten kann jedoch der nicht-bestrahlte Teil der Solarzelle als parasitärer Widerstand führen. Durch mehrere Solarzellen kann das Verhältnis von unbestrahlter Fläche zu bestrahlter Fläche verbessert werden.
  • Vorteile
  • Ein entscheidende Vorteil von einer erfindungsgemäßen Referenzzelle liegt in der (idealtypischen) identischen spektralen Empfindlichkeit mit der zu vermessenden Solarzelle. Damit werden spektralen Korrekturen im Sinne des Mismatch überflüssig.
  • Ein noch höherwertiger Vorteil ergibt sich dadurch, dass mit der erfindungsgemäßen Referenzzelle die aufwendige Entwicklung und kostspielige Produktion von speziellen Solarzellen umgangen werden kann. Dies trifft insbesondere auf die Komponentenzellen zu, die bei Messung von Mehrfachsolarzellen insbesondere für die Weltraumanwendung eingesetzt werden. Als Beispiel sei die Nachbildung einer spektralen Empfindlichkeit einer GaAs-Teilzelle einer GaInP/GaAs/Ge-Dreifach-Solarzelle (triple junction solar cell) genannt. Nach Stand der Technik wird die Komponentenzelle mit nur einem aktiven pn-Übergang in einem speziellen Wachstumsprogramm (MOCVD) hergestellt und die obere Zelle aus GaInP dient lediglich als passiver Filter zur Nachbildung der gewünschten spektralen Empfindlichkeit. Mit der erfindungsgemäßen Referenzzelle kann eine Silizium-Solarzelle, wie sie bereits nach Stand der Technik für Referenzzellen verwendet wird, zur Nachbildung der GaAs-Teilzelle der Mehrfachsolarzelle verwendet werden. Damit sinken die Herstellungskosten erheblich. Etwaige "deformierte" Kurven der spektralen Empfindlichkeit von Mehrfachsolarzellen durch Degradationen können einfach durch neu angepasste Spektralschablonen nachgebildet werden.
  • Allgemein kann eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Spektralschablonen eine entsprechende Anzahl konventioneller Referenzzellen ersetzen.
  • Die erfindungsgemäße Referenzzelle mit geeignetem Satz von Spektralschablonen kann zur spektralen Klassifizierung (z. B. gemäß IEC60904-9 oder DIS15387) eines Sonnensimulators herangezogen werden. So kann insbesondere auch eine gepulste Bestrahlung spektral klassifiziert werden. Damit löst die Erfindung eine bislang höchstproblematische messtechnische Aufgabe, die weltweit lediglich von wenigen Instituten gelöst wird, jedoch vielerorts (gemäß IEC60904-9) gefordert wird.
  • Die erfindungsgemäße Referenzzelle mit geeignetem Satz von Spektralschablonen und/oder einer Vielzahl von Solarzellen unter der Spektralschablone erlauben das Multiplexverfahren zu Ermittlung von spektralen Bestrahlungsstärken. So entsteht aus den Referenzzellen zusammen mit einem Auswerteverfahren ein kostengünstiges Spektrometer.
  • Schriften
    • [Gundlach] D Gundlach, W. Hammer, ANPASSUNG EINES PHOTOVERVIELFACHERS AN DIE NORMSPEKTRALWERTFUNKTION NACH DEM SPEKTRALSCHABLONENVERFAHREN, Die Farbe 27, 1978/79, Nr. 1/6
    • [Winter] S. Winter, T. Wittchen, J. Metzdorf; PRIMARY REFERENCE CELL CALIBRATION AT THE PTB BASED ON AN IMPROVED DSR FACILITY, Phys.-Techn. Bundesanstalt, Bundesallee 100, D-38116 Braunschweig, Germany, IEEE Conference, Glasgow, 2000
  • Zusammenfassung
  • Die Referenzsolarzelle dient als optisches und elektrisches Referenzobjekt bei Leistungsmessungen von Solarzellen unter natürlicher und künstlicher Bestrahlung (Solarsimulatoren) wie z. B. in IEC60904 geschildert. Erfindungsgemäß kann die spektrale Empfindlichkeit der Referenzsolarzelle planmäßig erstellt werden, was zur Verbesserung der spektralen Anpassung der Referenzsolarzelle an eine spektrale Empfindlichkeit einer Testsolarzelle (Modul) führt. Damit wird der spektral Korrekturfaktor gemäß IEC60904-7 optimiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - [Gundlach] D Gundlach, W. Hammer, ANPASSUNG EINES PHOTOVERVIELFACHERS AN DIE NORMSPEKTRALWERTFUNKTION NACH DEM SPEKTRALSCHABLONENVERFAHREN, Die Farbe 27, 1978/79, Nr. 1/6 [0033]
    • - [Winter] S. Winter, T. Wittchen, J. Metzdorf; PRIMARY REFERENCE CELL CALIBRATION AT THE PTB BASED ON AN IMPROVED DSR FACILITY, Phys.-Techn. Bundesanstalt, Bundesallee 100, D-38116 Braunschweig, Germany, IEEE Conference, Glasgow, 2000 [0033]

Claims (10)

  1. Referenzsolarzelle (kurz: Referenzzelle), wie sie nach dem Stand der Technik z. B. nach IEC60904-2 bekannt ist, die im wesentlichen • aus einer im Gehäuse gefassten Solarzelle besteht, • die Solarzelle hinsichtlich (spektral-)radiometrischer Anforderungen ausgewählt ist, insbesondere Linearität und Bandbreite und Verteilung der spektralen Empfindlichkeit, • dauerhafte oder trennbare elektrische, von der Solarzelle abgehend, das Gehäuse verlassende Verbindungen besitzt, • vorzugsweise mit einem Temperatursensor ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauffilter mit ortsabhängiger Transmission (Linien oder Banden) auf die Solarzelle aufgebracht ist und eine zusätzlich aufgebrachte planmäßige Spektralschablone den Teil des Verlauffilters zur Transmission von Strahlung auf die Solarzelle freigibt, so dass bei ortsunabhängiger spektraler Bestrahlung der Referenzzelle eine planmäßige spektrale Empfindlichkeit der Referenzzelle entsteht.
  2. Eine Referenzzelle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle, der Verlauffilter und die Spektralschablone minimalen Abstand zueinander haben und insbesondere die Solarzelle und der Filter miteinander verklebt sind.
  3. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(2) dadurch gekennzeichnet, dass die sich Spektralschablone entweder unmittelbar zwischen Solarzelle und Verlauffilter befindet oder auf der Kombination von Solarzelle und Verlauffilter aufgebracht ist.
  4. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(3) dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauffilter ein Interferenzverlauffilter ist und insbesondere im Sol-Gel-Tauchverfahren hergestellt ist.
  5. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(4) dadurch gekennzeichnet, dass die Spektralschablone eine körperliche ebene flächige Blende darstellt, die eine oder mehrere freie Öffnungen (zusammen eine ortsabhängige Blendenöffnung) besitzt, um die besagte Bestrahlung passieren zu lassen und an den planmäßigen auszublendenden Bereichen vorzugsweise vollständig die Strahlung absorbiert.
  6. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(5) dadurch gekennzeichnet, dass die Spektralschablone so mit dem Gehäuse der Referenzzelle verbunden wird, dass einerseits eine dauerhaft fixierte und damit radiometrisch kalibrierbare Einheit aus Solarzelle, Verlauffilter und Spektralschablone entsteht und anderseits die Spektralschablone von dem Gehäuse der Referenzzelle auf einfache Weise wieder gelöst und beliebig häufig auch wieder mit reproduzierbarer Position aufgebracht werden kann.
  7. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(6) dadurch gekennzeichnet, dass die Spektralschablone bewegliche Blendenteile besitzt, die reproduzierbare mechanische Änderungen der Blendenöffnung zulassen und damit die Referenzzelle eine einstellbare spektralen Empfindlichkeit hat.
  8. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(7) dadurch gekennzeichnet, dass die Spektralschablone so gewählt ist, dass die resultierende spektrale Empfindlichkeit in einem planmäßigen Wellenlängenintervall konstant ist und damit die resultierende Referenzzelle geeignet ist, den Energiegehalt eines Wellenlängenbereiches eines Spektrums zu bestimmen. (Dies auch mit Kenntnis darüber, dass die theoretisch geforderte Flankensteilheit begrenzt ist.)
  9. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(8) dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz von planmäßig gewählten Spektralschablonen gestattet, die Energiegehalte eines Spektrums in bestimmten Wellenlängenbereichen zu ermitteln und so eine Klassifizierung eines Sonnensimulators (z. B. gemäß IEC60904-9) oder einer beliebigen Strahlungsquelle durchzuführen.
  10. Eine Referenzzelle nach einer oder mehreren der Ansprüche (1)–(9) dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer Solarzelle eine Vielzahl von elektrisch getrennten Solarzellen passgenau aneinandergereiht sind und so eine Simultanmessung der Solarzellen ermöglicht ist.
DE200710010490 2007-03-03 2007-03-03 Referenzsolarzelle Withdrawn DE102007010490A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710010490 DE102007010490A1 (de) 2007-03-03 2007-03-03 Referenzsolarzelle
PCT/EP2008/001634 WO2008107132A2 (de) 2007-03-03 2008-02-29 Referenzsolarzelle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710010490 DE102007010490A1 (de) 2007-03-03 2007-03-03 Referenzsolarzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007010490A1 true DE102007010490A1 (de) 2008-09-04

Family

ID=39670137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710010490 Withdrawn DE102007010490A1 (de) 2007-03-03 2007-03-03 Referenzsolarzelle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007010490A1 (de)
WO (1) WO2008107132A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008010010A1 (de) 2008-01-22 2009-10-22 Pasan Sa Spektrometrischer Sensor
DE102013200681A1 (de) * 2013-01-17 2014-07-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Referenzsolarzellenanordnung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[Gundlach] D Gundlach, W. Hammer, ANPASSUNG EINES PHOTOVERVIELFACHERS AN DIE NORMSPEKTRALWERTFUNKTION NACH DEM SPEKTRALSCHABLONENVERFAHREN, Die Farbe 27, 1978/79, Nr. 1/6
[Winter] S. Winter, T. Wittchen, J. Metzdorf; PRIMARY REFERENCE CELL CALIBRATION AT THE PTB BASED ON AN IMPROVED DSR FACILITY, Phys.-Techn. Bundesanstalt, Bundesallee 100, D-38116 Braunschweig, Germany, IEEE Conference, Glasgow, 2000

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008010010A1 (de) 2008-01-22 2009-10-22 Pasan Sa Spektrometrischer Sensor
DE102013200681A1 (de) * 2013-01-17 2014-07-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Referenzsolarzellenanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008107132A2 (de) 2008-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69804110T2 (de) Sonnenstrahlungssensor
EP1624297B1 (de) Bewitterungsvorrichtung mit UV-Strahlungsquellen und Strahlungssensoren enthaltend einen zweifach kalibrierten UV-Sensor
EP2682738B1 (de) Detektion der Emissionsstrahlung einer UV-Lichtemissionsdiode durch eine baugleiche UV-Lichtempfangsdiode
EP0777119A2 (de) Vorrichtung für Lichtreflexionsmessungen
EP1590640A2 (de) Kompakt-spektrometer
DE102007010490A1 (de) Referenzsolarzelle
DE112016001129T5 (de) Photometer mit LED-Lichtquelle
EP1199576B1 (de) Vorrichtung zum Prüfen von Solarzellen
DE102008058517A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Sortierung von Solarzellen
EP2790007A1 (de) System bestehend aus einer Kalibriereinheit in Kombination mit einem streulichtbasierten Partikelmessgerät zur Messung von polydispersen Agglomeraten in gasförmigen Medien
EP1925923A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Messwerten, die für die solare Bestrahlungsstärke am Ort eines PV-Generators charakteristisch sind
DE102017119944A1 (de) Verfahren und Messvorrichtung zur Ermittlung einer spektralen Empfindlichkeit eines optischen Sensors
EP2982962B1 (de) Sensoreinrichtung mit mehreren Sensoren für eine Bewitterungsvorrichtung
DE102008044879A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Überschussladungsträgerlebensdauer in einer Halbleiterschicht
Krause et al. Antenna development and calibration for measurements of radio emission from extensive air showers at the Pierre Auger Observatory
DE630518C (de) Belichtungsmesser
DE19836595A1 (de) Anordnung zur Messung von optischen Spektren
DE102018119712A1 (de) Vorrichtung zur leitung von strahlung, eine photodetektor-anordnung und ein verfahren zur ortsaufgelösten spektralanalyse
WO2009092354A2 (de) Spektrometrischer sensor
EP1597548A1 (de) Verfahren zur ermittlung optimaler gitterparameter für die herstellung eines beugungsgitters für ein vuv- spektrometer
DE2405567B2 (de) Anordnung zur messung der in einem bestimmten zeitraum an einer stelle auftretenden bestrahlungsenergie
DE102008005457A1 (de) Spektrometrischer Sensor
DE4327300C3 (de) Verfahren und Gerät zum Messen der Strahlung eines Spektralbereichs
WO2000013000A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur simulation der belastung von materialien durch solare ultraviolette strahlung
EP3407035B1 (de) Messvorrichtung und verfahren zur messung der intensitätsverteilung einfallender lichtstrahlung

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: PASAN SA, NEUCHATEL, CH

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: ZENZ PATENT- UND RECHTSANWAELTE, 45128 ESSEN

8181 Inventor (new situation)

Inventor name: ADELHELM, RALF DR., 79114 FREIBURG, DE

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0031040000

Ipc: G01J0001420000

Effective date: 20131212

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20140304