DE102007034814A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Klassifizierung einer Solarzelle - Google Patents

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Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) und einem Verfahren zur Klassifizierung einer Solarzelle (2) ist eine Temperatur-Messeinrichtung (5) zur Messung einer Temperaturverteilung der Solarzelle (2) und eine Klassifizier-Einrichtung (8) vorgesehen, wobei die Klassifizier-Einrichtung (8) aus mindestens einem Testparameter der Solarzelle (2) und der Temperaturverteilung eine maximale Betriebstemperatur der Solarzelle (2) berechnet und in Abhängigkeit dieser die Solarzelle (2) als fehlerhaft klassifiziert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klassifizierung einer Solarzelle. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Klassifizierung einer Solarzelle.
  • Ein in der Fotovoltaik bekanntes Problem sind sogenannte Hot-Spots. In Solarzellen-Modulen sind alle Solarzellen in Reihe geschaltet, wobei einzelne Gruppen (Strings) über eine Bypassdiode überbrückbar sind. Hot-Spots können entstehen, wenn einzelne Solarzellen des Solarzellen-Moduls abgeschattet sind. Ursachen für eine Abschattung einzelner Solarzellen können beispielsweise Schattenwürfe von Bäumen oder von Gebäuden sowie Verschmutzungen auf einzelnen Solarzellen sein. Bei der Abschattung einer einzelnen Solarzelle liefert diese keinen Strom mehr. In Folge der Reihenschaltung der Solarzellen liefert der die abgeschattete Solarzelle enthaltende String keinen Strom mehr. In diesem Fall liegt an der abgeschatteten Solarzelle die Spannung der restlichen Solarzellen des Strings in Sperrrichtung an. Die Solarzelle wirkt in diesem Fall wie ein parallel zu einer Diode geschalteter Ohmscher Widerstand. Dieser Parallelwiderstand, der auch als Shunt bezeichnet wird, wird im Wesentlichen durch Kristallfehler, nicht ideale Dotierungsverteilungen und andere Materialdefekte der Solarzelle verursacht. Prinzipiell weisen Solarzellen guter Qualität einen hohen Parallelwiderstand auf, wohingegen Solarzellen schlechter Qualität einen niedrigen Parallelwiderstand aufweisen. Bei einer Abschattung einer einzelnen Solarzelle wird aufgrund dieses Parallelwiderstands eine Verlustleistung erzeugt, die die Solarzelle aufheizt. Da der Parallelwiderstand ortsabhängig ist, können einzelne Bereiche der abgeschatteten Solarzelle sehr heiß werden. Diese heißen Bereiche werden als Hot-Spots bezeichnet.
  • Es ist üblich, die Klassifizierung einer Solarzelle in eine fehlerfreie „Gutzelle" oder eine fehlerbehaftete „Schlechtzelle" über das Kriterium des Rückwärtsstroms oder der daraus resultierenden Verlustleistung vorzunehmen. Hierzu wird eine Dunkelkennlinie aufgenommen, mit der das Verhalten der Solarzelle in Sperrrichtung ermittelt wird. Hat die Solarzelle bei einer vorgegebenen Spannung in Sperrrichtung einen hohen Rückwärtsstrom, so ist der Parallelwiderstand niedrig. Durch die Ermittlung des Rückwärtsstroms ist es möglich, eine maximal an der Solarzelle anfallende und über die Fläche gemittelte Verlustleistung im Falle der Abschattung dieser in einem Solarzellen-Modul zu berechnen. Überschreitet der ermittelte Rückwärtsstrom beziehungsweise die daraus berechnete Verlustleistung einen Grenzwert, so wird die Solarzelle als fehlerhaft klassifiziert und aussortiert. Nachtteilig ist, dass in der Vergangenheit dennoch immer wieder Solarzellen-Module in Brand geraten sind und folglich das bekannte Verfahren keine zuverlässige Klassifizierung von Solarzellen ermöglicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die eine zuverlässige Klassifizierung von Solarzellen ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 12 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass nicht der Rückwärtsstrom oder die Verlustleistung das entscheidende Kriterium sind, sondern die Temperaturverteilung, die sich aufgrund der Verlustleistung in der Solarzelle einstellt. Aufgrund der Ortsabhängigkeit des Parallelwiderstands kann die Solarzelle kleinflächige oder punktuelle Bereiche mit einem sehr niedrigen Teil-Parallelwiderstand aufweisen. Die Verlustleistungsdichte, also die Verlustleistung bezogen auf die Fläche, ist in diesen Bereichen sehr hoch, was zu einer entsprechend hohen Temperatur der Solarzelle in diesen Bereichen führt. Mittels der Temperatur-Messeinrichtung ist es möglich, bei einer an der Solarzelle in Sperrrichtung anliegenden Spannung die durch eingestellte Testparameter hervorgerufene örtliche Temperaturverteilung der Solarzelle zu messen. Wird die Messung der örtlichen Temperaturverteilung für die eingestellten Testparameter durchgeführt, so können Bereiche erhöhter Temperatur erkannt werden. Aus den eingestellten und erfassten Testparametern und den gemessenen Temperaturverteilungen kann ein Gütekriterium, beispielsweise eine maximale Betriebstemperatur, der Solarzelle berechnet werden, beispielsweise durch Erstellen einer Bewertungsmatrix, die eine Berechung der maximalen Betriebstemperatur der Solarzelle zulässt. Überschreitet das berechnete Gütekriterium einen Grenzwert, beispielsweise die berechnete maximale Betriebstemperatur einen Temperatur-Grenzwert, so wird die Solarzelle als fehlerhaft klassifiziert und aussortiert. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ist eine wesentlich zuverlässigere Klassifizierung von Solarzellen möglich. Solarzellen, die einen großflächigen Teil-Parallelwiderstand aufweisen, der aufgrund der geringen Verlustleistungsdichte zu einer relativ geringen Temperaturerhöhung führt, werden als fehlerfrei klassifiziert. Diese Solarzellen wären nach dem bisher angewandten Verfahren aufgrund des hohen Rückwärtsstroms und der hohen Verlustleistung aussortiert worden. Solarzellen, die kleinflächige oder punktuelle Bereiche mit einem niedrigen Teil-Parallelwiderstand aufweisen, werden aufgrund der hohen Verlustleistungsdichte und der damit verbundenen hohen Temperatur aussortiert. Diese Solarzellen wären nach dem bisher bekannten Verfahren als fehlerfrei klassifiziert worden, da der Rückwärtsstrom und die Verlustleistung unterhalb des Grenzwertes sind.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:
  • 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Klassifizierung einer Solarzelle,
  • 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Berechnung einer maximalen Betriebstemperatur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
  • 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Prognosesicherheit bei der Berechnung einer maximalen Betriebstemperatur gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
  • 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Klassifizierung einer Solarzelle 2. Die Vorrichtung 1 wird nachfolgend als Klassifizier-Vorrichtung bezeichnet. Die Klassifizier-Vorrichtung 1 weist eine Spannungsquelle 3, eine Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4, eine Temperatur-Messeinrichtung 5, eine Strom-Messeinrichtung 6, einen Vorwiderstand 7 und eine Klassifizier-Einrichtung 8 auf.
  • Die zu klassifizierende Solarzelle 2 ist in einer nicht dargestellten Halterung befestigt. Die Solarzelle 2 ist plattenförmig ausgebildet und weist an einer ersten Seite einen ersten Kontaktbereich 9 und an einer zweiten Seite einen zweiten Kontaktbereich 10 auf. Die Spannungsquelle 3 ist mittels einer ersten Leitung 11 mit dem ersten Kontaktbereich 9 elektrisch leitend verbunden. Weiterhin ist die Spannungsquelle 3 mittels einer zweiten Leitung 12 über die Strom-Messeinrichtung 6 und den Vorwiderstand 7 mit dem zweiten Kontaktbereich 10 elektrisch leitend verbunden. Die Solarzelle 2, die Spannungsquelle 3, die Strom-Messeinrichtung 6 und der Vorwiderstand 7 sind somit in Reihe geschaltet.
  • Mittels der Spannungsquelle 3 ist eine Spannung US an die Solarzelle 2 anlegbar. Die Spannung US ergibt sich aus einer von der Spannungsquelle 3 erzeugten Spannung U abzüglich einer an der Strom-Messeinrichtung 6 abfallenden Spannung UM und abzüglich einer an dem Vorwiderstand 7 abfallenden Spannung UV. Die Spannung US ist mittels der Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 ermittelbar.
  • Die Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 ist in einem Mikrocomputer 13 ausgebildet. Der Mikrocomputer 13 ist vorzugsweise ein handelsüblicher PC. Die Spannungsquelle 3 ist mittels einer ersten Signalleitung 14 mit dem Mikrocomputer 13 verbunden, so dass die von der Spannungsquelle 3 erzeugte Spannung U in der Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 vorliegt. Weiterhin ist die Strom-Messeinrichtung 6 über eine zweite Signalleitung 15 mit dem Mikrocomputer 13 verbunden, so dass ein von der Strom-Messeinrichtung 6 gemessener Strom IS, der durch die Solarzelle 2 fließt, in der Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 vorliegt.
  • Die Klassifizier-Einrichtung 8 ist in dem Mikrocomputer 13 ausgebildet. Die Klassifizier-Einrichtung 8 ist mittels einer dritten Signalleitung 16 mit der Temperatur-Messeinrichtung 5 verbunden. Die Temperatur-Messeinrichtung 5 ist als Infrarotkamera ausgebildet. Die Temperatur-Messeinrichtung 5 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass eine Temperaturverteilung TXY messbar ist, die durch einen durch die Solarzelle 2 fließenden Strom IS hervorgerufen wird. Die von der Temperatur-Messeinrichtung 5 messbare Temperaturverteilung TXY ist eine örtliche Temperaturverteilung in der Solarzelle 2 in einer X-Richtung und einer V-Richtung. Zu jedem Rasterpunkt P, der durch zugehörige Koordinaten XP und YP in X- und Y-Richtung charakterisiert ist, ist mittels der Temperatur-Messeinrichtung 5 somit eine Temperatur TP messbar. Die Klassifizier-Einrichtung 8 ist derart ausgebildet, dass mit dieser die Temperatur-Messeinrichtung 5 steuerbar ist. Insbesondere ist mittels der Klassifizier-Einrichtung 8 der Zeitpunkt einer Messung, die Anzahl von Messungen und deren zeitlicher Abstand vorgebbar. Die Klassifizier-Einrichtung 8 steht in Signalverbindung mit der Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4, der Spannungsquelle 3 und der Strom-Messeinrichtung 6. Die Klassifizier-Einrichtung 8 ist weiterhin derart ausgebildet, dass mittels dieser die Spannungsquelle 3 durch Vorgabe einer Soll-Spannung USoll steuerbar und die Soll-Spannung USoll an die Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 übermittelbar ist. Die Soll-Spannung USoll ist alternativ zu der tatsächlich von der Spannungsquelle 3 erzeugten Spannung U für die Ermittlung der Spannung US in der Spannungs-Ermittlungseinrichtung 4 verwendbar.
  • Alternativ kann die Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 derart ausgebildet sein, dass mittels eines Spannungsmessers die Spannung US zwischen den Kontaktbereichen 9, 10 direkt messbar ist und dem Mikrocomputer 13 zuführbar ist.
  • Weiterhin ist die Klassifizier-Einrichtung 8 derart ausgebildet, dass aus dem ermittelten Testparameter in Form der Spannung US und der gemessenen Temperaturverteilung TXY eine maximale Betriebstemperatur Tmax der Solarzelle 2 berechenbar und ein der maximalen Betriebstemperatur Tmax zugehöriger Ort Pmax der Solarzelle 2 bestimmbar ist. Die maximale Betriebstemperatur Tmax stellt einen Schätzwert für die maximal erreichbare Temperatur der Solarzelle 2 dar, wenn diese in ein Solarzellen-Modul ein gebaut und abgeschattet ist. Weiterhin ist die Klassifizier-Einrichtung 8 derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit der maximalen Betriebstemperatur Tmax die Solarzelle 2 als fehlerhaft klassifizierbar ist, sofern die maximale Betriebstemperatur Tmax einen vorgebbaren Temperatur-Grenzwert TG überschreitet. Alternativ ist eine Klassifizierung der Solarzelle 2 in mehrere Fehlerklassen für den Einsatz der Solarzelle 2 in verschiedenen Modulgrößen möglich.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der Klassifizier-Vorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Klassifizier-Einrichtung 8 gibt der Spannungsquelle 3 eine erste Soll-Spannung USoll(1) vor, so dass die Spannungsquelle 3 die Spannung U(1) erzeugt. Aufgrund der Spannung U(1) fließt ein Strom IS(1) durch die Solarzelle 2, wobei an der Strom-Messeinrichtung 6 eine Spannung UM(1) an dem Vorwiderstand 7 eine Spannung UV(1) und an der Solarzelle 2 eine Spannung US(1) abfällt. Die Spannung US als Testparameter wird von der Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 aus der Spannung U(1), dem Strom IS(1) und den bekannten Widerständen der Strom-Messeinrichtung 6 und des Vorwiderstandes 7 berechnet. Alternativ zu der tatsächlich von der Spannungsquelle 3 erzeugten Spannung U(1) kann auch die erste Soll-Spannung USoll(1) zur Berechnung der Spannung US(1) verwendet werden. Weiterhin kann alternativ hierzu die erste Spannung US(1) direkt mittels eines Spannungsmessers gemessen werden.
  • Der Strom IS(1) führt aufgrund eines in der Solarzelle 2 ausgebildeten Parallelwiderstands zu einer Verlustleistung in der Solarzelle 2 und einer entsprechenden Temperaturerhöhung. Die als Infrarotkamera ausgebildete Temperatur-Messeinrichtung 5 nimmt, gesteuert von der Klassifizier-Einrichtung 8, mehrere thermografische Bilder auf, bis die Temperaturver teilung TXY einen statischen Zustand erreicht hat. Das thermografische Bild des statischen Zustands wird in der Temperatur-Messeinrichtung 5 in eine erste Temperaturverteilung TXY(1) umgerechnet und über die Signalleitung 16 der Klassifizier-Einrichtung 8 zugeführt.
  • Die beschriebene Temperaturmessung wird so lange wiederholt, wie dies für die Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax erforderlich ist, so dass in der Klassifizier-Einrichtung 8 eine erste Spannung US(1), eine zweite Spannung US(2) bis zu einer n-ten Spannung US(n) und eine zugehörige örtliche erste Temperaturverteilung TXY(1), eine zugehörige örtliche zweite Temperaturverteilung TXY(2) und eine zugehörige örtliche n-te Temperaturverteilung TXY(n) vorliegen.
  • Die gemessenen Temperaturverteilungen TXY werden in der Klassifizier-Einrichtung 8 ausgewertet, wobei die Klassifizier-Einrichtung 8 Punkte P erkennt, die vergleichsweise hohe Temperaturen TXY(P) aufweisen. Bei einem Hot-Spot liegen diese Punkte P typischerweise nebeneinander und bilden einen kleinflächigen oder punktuellen Bereich. Aus der Anzahl N dieser Punkte, deren Koordinaten in X-Richtung und Y-Richtung und den gemessenen Temperaturen TXY dieser Punkte kann der Ort und die Fläche des Hot-Spots sowie eine maximale Betriebstemperatur Tmax der Solarzelle 2 im Bereich des Hot-Spots bestimmt werden. Der Ort und die Fläche des Hot-Spots ergibt sich unmittelbar aus der Anzahl N und den Koordinaten der Punkte P. Die maximale Betriebstemperatur Tmax wird durch Extrapolation der gemessenen Temperaturverteilungen TXY(P) an den Punkten P ermittelt.
  • 2 veranschaulicht die Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax(P) für einen Punkt P gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Spannungen US(1) bis US(n) und die Temperaturverteilungen TXY(1, P) bis TXY(n, P) werden extrapoliert, so dass sich ein Kurvenverlauf für die maximale Betriebstemperatur Tmax(P) im Punkt P ergibt. Da bekannt ist, dass die Temperatur TXY(P) einem Grenzwert zustrebt, erfolgt die Extrapolation derart, dass der extrapolierte Temperaturverlauf eine Sättigungscharakteristik aufweist. Die maximale Betriebstemperatur Tmax(P) im Punkt P wird aus einer Grenzwertbestimmung des Temperaturverlaufs TXY(P) für große Spannungen US berechnet. Vorzugsweise wird die Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax(P) für einen Punkt P mit den vergleichsweise höchsten gemessenen Temperaturen TXY(P) durchgeführt. Sofern mehrere, gleichwertige Punkte P existieren, kann die Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax(P) für mehrere Punkte P durchgeführt werden.
  • Die berechnete maximale Betriebstemperatur Tmax ist ein Schätzwert für die maximal erreichbare Temperatur der Solarzelle 2, wenn diese in ein Solarzellen-Modul eingebaut und abgeschattet ist. Die maximale Betriebstemperatur Tmax wird mit einem Grenzwert TG, der eine maximal zulässige Temperatur der Solarzelle 2 darstellt, verglichen, wobei die Solarzelle 2 als fehlerhaft klassifiziert wird, wenn die maximale Betriebstemperatur Tmax den Grenzwert TG überschreitet.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der Klassifizier-Vorrichtung 1 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Zur Erhöhung der Prognosesicherheit der maximalen Betriebstemperatur Tmax ist die Klassifizier-Einrichtung 8 derart ausgebildet, dass eine Vielzahl von ermittelten Testparametern und gemessenen Temperaturverteilungen TXY auswertbar sind. Die Klassifizier-Einrichtung 8 ist derart ausgebildet, dass die Dauer ts einer Messperiode frei einstellbar ist. Während der Messperiode nimmt die als Infrarotkamera ausgebildete Temperatur-Messeinrichtung 5, gesteuert von der Klassifizier-Einrichtung 8, mehrere thermografische Bilder auf. Während der Messperiode liegt an der Solarzelle 2 die Spannung US an, wobei sich die Temperatur der Solarzelle 2 während der Messperiode verändert. Die thermografischen Bilder werden in der Temperatur-Messeinrichtung 5 in Temperaturverteilungen TXY umgerechnet und über die Signalleitung 16 der Klassifizier-Einrichtung 8 zugeführt.
  • Die Temperaturmessung wird in der vorgegebenen Messperiode ständig wiederholt, wobei kontinuierlich thermografische Bilder aufgenommen und der Klassifizier-Einrichtung 8 zugeführt werden. Entsprechend ermittelt die Testparameter-Ermittlungseinrichtung 4 in der vorgegebenen Messperiode ständig die relevanten Testparameter, wie beispielsweise die an der Solarzelle 2 anliegende Spannung US und den durch die Solarzelle 2 fließenden Strom IS, und übermittelt diese an die Klassifizier-Einrichtung 8. Die so ermittelten Daten werden in der Klassifizier-Einrichtung 8 ausgewertet. Für die Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax der Solarzelle 2 werden aus den ermittelten Daten folgende Einflussgrößen extrahiert:
    • – die maximale Temperatur TXY (tS, Pmax) der Solarzelle 2 am Ende der Messperiode,
    • – die als Reaktionszeit tR bezeichnete Dauer, bis die Solarzelle 2 ein auffälliges Verhalten zeigt, beispielsweise an einem Punkt P einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet,
    • – die Position des stärksten Shunts,
    • – die Größe des stärksten Shunts,
    • – die Anzahl fehlerbehafteter Bereiche,
    • – der Strom IS (tS) am Ende der Messperiode,
    • – die Spannung US.
  • Die Dauer tS der Messperiode beträgt typischerweise 1 sek. Aus den extrahierten Einflussgrößen wird entsprechend der nachfolgenden Gleichung ein Klassifizier-Wert X berechnet, dessen Größe ein Maß für die Güte der Solarzelle 2 ist. Der Klassifizier-Wert X ist direkt mit der maximalen Betriebstemperatur Tmax korreliert und ergibt sich zu: X = a1·TXY(tS, Pmax) + a2·tR + a3·IS(tS) + ...,wobei a1, a2, a3, ... Wichtungskoeffizienten sind. Die Wichtungskoeffizienten wurden anhand geeigneter Voruntersuchungen unter Dauerbestromung ermittelt. Der Klassifizier-Wert X als Maß für die Güte der Solarzelle 2 wird zur Klassifizierung der Solarzelle 2 verwendet, wobei eine Klasseneinteilung in zwei oder mehr Klassen erfolgt. Bei einer Einteilung in zwei Klassen wird die Solarzelle 2 entweder als „Gutzelle" oder als „Schlechtzelle" klassifiziert. Alternativ oder zusätzlich kann aus dem Klassifizier-Wert X die maximale Betriebstemperatur Tmax ermittelt werden.
  • 3 veranschaulicht die Prognosesicherheit bei der Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax in Abhängigkeit der einbezogenen Einflussgrößen. Die Temperatur TSmax bezeichnet die tatsächliche maximale Betriebstemperatur der Solarzelle 2 bei einer Abschattung. In 3 sind drei Fälle a, b und c dargestellt, wobei im Fall a bei der Berechnung des Klassifizier-Wertes X lediglich die maximale Temperatur TXY (tS, Pmax) der Solarzelle 2 am Ende der Messperiode verwendet wurde. 3 verdeutlicht, dass im Fall a die berechneten maximalen Betriebstemperaturen Tmax eine große Standardabweichung aufweisen, also die Unsicherheit bei der Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax groß ist. Die Standardabweichung bei der Berechnung der maximalen Betriebstemperatur Tmax sinkt in den Fällen b und c, wobei im Fall b zusätzlich die Reaktions zeit tR und im Fall c der Strom IS (tS) am Ende der Messperiode berücksichtigt wurden.
  • Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die maximale Betriebstemperatur Tmax auf Basis der maximalen Temperatur TXY(tS, Pmax) am Ende der Messperiode, der Reaktionszeit tR und des Stroms IS (tS) am Ende der Messperiode berechnet wurde. Prinzipiell können bei der Berechnung des Klassifizier-Wertes X beliebige Einflussgrößen in beliebiger Kombination und Gewichtung berücksichtigt werden, wobei die Einflussgrößen aus den ermittelten Testparametern und den gemessenen Temperaturverteilungen bestimmt werden.
  • Die Erfindung ermöglicht somit eine zuverlässige Ermittlung von Hot-Spots, wobei der Ort und die Fläche des Hot-Spots ermittelbar sind. Weiterhin kann ein Gütekriterium, beispielsweise eine maximale Betriebstemperatur Tmax, der Solarzelle 2 berechnet werden, das als Kriterium für eine Klassifizierung der Solarzelle 2 dient. Demzufolge können Solarzellen 2 zuverlässiger klassifiziert werden, als dies mit bisher bekannten Verfahren möglich ist. Insbesondere Probleme, die erst im Solarzellen-Modul auftreten können, lassen sich bereits im Vorfeld detektieren und somit die entsprechenden Solarzellen 2 aussortieren. Durch die Ermittlung der Temperaturverteilung TXY, der Spannung US, der Reaktionszeit tR und des Stroms IS kann ein Hot-Spot lokalisiert und dessen Ursache ermittelt werden, wobei neben der präventiven Aussortierung thermografisch auffälliger Solarzellen 2 auch durch eine zeitnahe Rückkopplung an die Produktion eine schnelle Beseitigung der Ursache für den Hot-Spot möglich ist.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Klassifizierung einer Solarzelle, mit a. einer Testparameter-Ermittlungseinrichtung (4) zur Ermittlung von mindestens einem Testparameter (US, IS) der Solarzelle (2), b. einer Temperatur-Messeinrichtung (5) zur Messung einer durch den mindestens einen Testparameter (US, IS) hervorgerufenen Temperaturverteilung (TXY) der Solarzelle (2), und c. einer Klassifizier-Einrichtung (8), welche derart ausgebildet ist, dass i. aus dem mindestens einen ermittelten Testparameter (US, IS) und der gemessenen Temperaturverteilung (TXY) ein Gütekriterium (Tmax, X) der Solarzelle (2) berechenbar ist, und ii. in Abhängigkeit des Gütekriteriums (Tmax, X) die Solarzelle (2) in mindestens zwei Klassen klassifizierbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizier-Einrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass als Gütekriterium eine maximale Betriebstemperatur (Tmax) der Solarzelle (2) berechenbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizier-Einrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass als Gütekriterium ein Klassifizier-Wert (X) berechenbar ist, wobei der Klassifizier-Wert (X) eine Summe aus gewichteten Einflussgrößen ist, wobei die Einflussgrößen aus dem mindestens einen ermittelten Testparameter und der gemessenen Temperaturverteilung ermittelbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messeinrichtung (5) als Infrarotkamera ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsquelle (3) zum Anlegen einer Spannung (US) an die Solarzelle (2) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizier-Einrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass mittels dieser die Spannungsquelle (3) durch Vorgabe einer Soll-Spannung (USoll) steuerbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizier-Einrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass die Soll-Spannung (USoll) an die Testparameter-Ermittlungseinrichtung (4) übermittelbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Testparameter-Ermittlungseinrichtung (4) einen Spannungsmesser zur Messung einer Spannung (US) umfasst.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizier-Einrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass mittels dieser die Temperatur-Messeinrichtung (5) steuerbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strom-Messeinrichtung (6) zur Messung eines Stroms (IS) durch die Solarzelle (2) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messeinrichtung (5) und die Klassifizier-Einrichtung (8) derart ausgebildet sind, dass ein der maximalen Betriebstemperatur (Tmax) zugehöriger Ort (P) bestimmbar ist.
  12. Verfahren zur Klassifizierung einer Solarzelle, umfassend die folgenden Schritte: a. Ermitteln zumindest eines Testparameters (US, IS) der Solarzelle (2) mittels einer Testparameter-Ermittlungseinrichtung (4), b. Messen zumindest einer durch den mindestens einen Testparameter (US, IS) hervorgerufenen Temperaturverteilung (TXY) der Solarzelle (2) mittels einer Temperatur-Messeinrichtung (5), c. Berechnen eines Gütekriteriums (Tmax, X) der Solarzelle (2) aus dem mindestens einen ermittelten Testparameter (US, IS) und der gemessenen Temperaturverteilung (TXY) mittels einer Klassifizier-Einrichtung (8), und d. Klassifizieren der Solarzelle (2) in mindestens zwei Klassen in Abhängigkeit des errechneten Gütekriteriums (Tmax, X).
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