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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sortieren von Photovoltaikzellen
nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung zum Sortieren von Photovoltaikzellen
nach Anspruch 14.
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Photovoltaikmodule
erfreuen sich zuwachsender Beliebtheit, da mit Hilfe von Photovoltaikmodulen
die Energie des Sonnenlichts in nutzbare elektrische Energie umgewandelt
werden kann.
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Photovoltaikmodule
weisen meist einen mechanischen Träger, beispielsweise
eine Glasscheibe auf, auf denen einzelne Photovoltaikzellen aufgebracht
und elektrisch miteinander verbunden sind. Mehrere Zellen werden
meist mittels Lötbändchen zu einzelnen Strängen
(so genannte Strings) elektrisch leitend verbunden. Bei einer Parallelschaltung
addieren sich die Ströme bei konstanter Spannung. Bei einer
Reihenschaltung addieren sich die Spannungen bei konstantem Strom. Üblicherweise
werden die Zellen eines Stings in Reihe geschaltet.
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Eine
Solarzelle wird durch ihre elektrischen Anschlusswerte (z. B. Leerlaufspannung
und Kurzschlussstrom) charakterisiert, wobei aus der durch die elektrischen
Anschlusswerte gegebenen Kennlinie der sogenannte Maximum Power
Point (MPP), nämlich der Punkt der Stromspannungskennlinie
einer Photovoltaikzelle, an dem die größte Leistung entnommen
werden kann, bestimmt wird. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen,
wird idealerweise versucht, eine Photovoltaikzelle in dem MPP zu
betreiben. Die elektrischen Anschlusswerte einer Photovoltaikzelle
und ihr MPP hängen für die einzelne Zelle von
ihren elektrophysikalischen Eigenschaften und der Qualität
der Fertigung ab.
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Bei
aus mehreren Photovoltaikzellen bestehenden Solarmodulen hängt
der Wirkungsgrad von den Eigenschaften der einzelnen Photovoltaikzellen innerhalb
eines Strings, bzw. eines Moduls ab.
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Ferner
hängt der Arbeitspunkt mit der maximalen Leistung, der
MPP, von der aktuellen Bestrahlung ab. Der Innenwiderstand einer
Photovoltaikzelle ist ebenfalls von der Bestrahlung abhängig.
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Um
den höchsten Ertrag zu erzielen, sollte jede Zelle im MPP
betrieben werden. Um einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen,
werden daher bei Solarmodulen die einzelnen Strings über
Anpassungswandler, sogenannte Maximum Power Point Tracker (MPPT)
an den durch die entsprechende Bestrahlung gegebenen Innenwiderstand
des Solarmoduls angepasst, indem der Eingangswiderstand des MPPT
verändert wird. Darüber soll sichergestellt werden,
dass ein kompletter String eines Photovoltaikmoduls im Maximum Power
Point betrieben wird.
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Eine
Vorraussetzung für die Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades
des Strings im Betrieb mit einem MPP Tracker ist, dass alle Zellen
im String identische oder ähnliche Kennlinien besitzen
und somit auch identische oder nur gering abweichende Maximum Power
Points haben, da der Strom in der Reihenschaltung durch den Strom
der ”schwächsten” Zelle bestimmt wird.
Die schwächste Zelle begrenzt somit die maximale Leistung
eines Strings.
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Derzeit
liefern die Hersteller von Photovoltaikzellen in Verpackungseinheiten,
sogenannten Bins, für die eine mittlere Leistung mit einer
Streuung von beispielsweise 3% (±1,5%) garantiert wird.
Produzenten von Photovoltaikmodulen verwenden diese Photovoltaikmodule
für die Herstellung ihrer Produkte, in denen eine bestimmte
Anzahl von Photovoltaikmodulen zu Strings zusammen gefasst werden.
Dabei findet keine Auswahl oder Sortierung der Zellen statt. Bei
dieser Vorgehensweise besteht der Nachteil, dass es dem Zufall überlassen
bleibt, welche Zellen zu einem String zusammengeschaltet werden, und
dadurch eine mögliche Ertragsoptimierung unterbleibt.
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Zur
genauen Charakterisierung von Photovoltaikzellen sind etablierte
Kalibrierverfahren bekannt. Dabei müssen Randbedingungen
gewährleistet werden, um eine weltweite Äquivalenz
der Kalibierwerte zu gewährleisten. Nach CEI IEC
904-3 müssen folgende Standardtestbedingungen
(Standard Test Conditions) erfüllt sein:
- – relatives
Sonnenspektrum: AM1.5 nach IEC 904-3
- – Strahlungsstärke: E = 1000 W/m2
- – Temperatur des pn-Übergangs: 25°C
- – Die Richtungsverteilung der eintreffenden Messstrahlung
muss der Richtungsverteilung totaler Sonnenstrahlung entsprechen.
Daher müssen mehr als 85% der Sonnenstrahlung senkrecht
auf die Solarzelle fallen.
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Das
vorgenannte Kalibierverfahren ist äußerst komplex
und daher ist eine Realisierung in einer Produktionsumgebung nicht
oder nur mit sehr großem Aufwand möglich.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und
eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der bei Vermeidung der Nachteile
des Standes der Technik ermöglicht wird, Photovoltaikzellen
für die Herstellung von Photovoltaikmodulen bereitzustellen,
deren Kennlinien und Maximum Power Points nicht oder nur geringfügig
voneinander abweichen.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale eines Verfahrens zum Sortieren von
Photovoltaikzellen nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens nach Anspruch 14 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass bei einem Verfahren zum Sortieren von Photovoltaikzellen
mindestens folgende Schritte durchgeführt werden:
- – Bereitstellen einer Photovoltaikzelle
bei der ein Abweichungsbereich bekannt ist, in dem der optimale
Arbeitspunkt der Photovoltaikzelle liegt,
- – Beleuchten der Photovoltaikzelle,
- – Einstellen des optimalen Arbeitspunktes der Photovoltaikzelle,
- – Messen von zumindest der Stromstärke IMP im optimalen Arbeitspunkt,
- – Einsortieren der Photovoltaikzelle in eine Klasse in
Abhängigkeit von zumindest gemessenen Stromstärke
IMP.
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Mit
diesen erfindungsgemäßen Verfahren können
Photovoltaikzellen, deren optimaler Arbeitspunkt unzureichend genau
bekannt ist, beispielsweise in einem Abweichungsbereich von 3%,
wie er derzeit von Herstellern von Photovoltaikzellen garantiert wird,
klassifiziert oder sortiert werden, so dass mehrere Photovoltaikzellen
mit einem gleichen oder nur geringfügig voneinander abweichenden
optimalen Arbeitspunkt zusammengefasst werden können, beispielsweise
für die Herstellung eines Strings eines Photovoltaikmoduls.
Dabei muss gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren kein aufwendiges Kalibrierverfahren zur genauen Charakterisierung
der Photovoltaikzelle durchgeführt werden, sondern es kann
ausreichend sein, dass ein relativer Vergleich der Photovoltaikzellen
erfolgt, da bekannt ist, in welchem Abweichungsbereich der optimale
Arbeitspunkt der einzelnen Photovoltaikzellen liegt. Es ist daher
nicht notwendig, dass kalibrierte Werte vorliegen, sondern ein relativer
Vergleich von Messwerten der einzelnen Photovoltaikzellen, die unter
vergleichbaren Bedingungen oder mit Korrekturen ermittelt wurden,
ist für die Klassifizierung ausreichend.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es
somit möglich, die Herstellung von Photovoltaikmodulen
vorzubereiten, die Strings aus Photovoltaikzellen mit gleichen oder
nur geringfügig voneinander abweichenden optimalen Arbeitspunkt
besitzen und somit einen höheren Wirkungsgrad gewährleisten
können.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass das Verfahren einen weiteren Schritt aufweisen
kann, gemäß dem die Spannung im optimalen Arbeitspunkt gemessen
wird, wobei das Einsortieren der Photovoltaikzellen in eine Klasse
zusätzlich in Abhängigkeit von der gemessen Spannung
erfolgt.
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Auf
diese Weise ist eine genauere Klassifizierung der Photovoltaikzellen
möglich.
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Zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass die Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle
gemessen wird, wobei das Einsortieren der Photovoltaikzelle in eine
Klasse zusätzlich in Abhängigkeit von der gemessenen
Leerlaufspannung erfolgt. Es kann auch vorgesehen sein, dass der
Kurzschlussstrom der Photovoltaikzelle gemessen wird, wobei das
Einsortieren der Photovoltaikzelle in eine Klasse zusätzlich in
Abhängigkeit von dem gemessenen Kurzschlussstrom erfolgt.
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Durch
das Vorsehen von weiteren Messwerten kann die Klassifizierung der
Photovoltaikzelle genauer vorgenommen werden, sodass die Photovoltaikzellen
in einer Klasse gleiche optimale Arbeitspunkte oder nur sehr geringfügig
voneinander abweichende optimale Arbeitspunkte besitzen.
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Vorzugsweise
erfolgt die Einstellung des optimalen Arbeitspunktes der Photovoltaikzelle
mit einem Maximum Power Point Tracker (MPP-Tracker). Mit Hilfe eines
MPP-Trackers lässt sich der optimale Arbeitspunkt einer
Photovoltaikzelle auf eine einfache und schnelle Art und Weise einstellen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann folgenden zusätzlichen
Schritt aufweisen:
- – Messen der Temperatur
der Photovoltaikzelle, wobei die gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte
vor dem Einsortieren der Photovoltaikzelle in eine Klasse in Abhängigkeit
von der gemessenen Temperatur korrigiert werden.
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Da
die Temperatur der Photovoltaikzelle, genauer gesagt, die Temperatur
des pn-Übergangs der Photovoltaikzelle die Leerlaufspannung
beeinflusst, ist dadurch auch indirekt der von der Photovoltaikzelle
abgegebene Strom temperaturabhängig. Durch die Messung
der Temperatur der Photovoltaikzelle kann daher dieser Umstand berücksichtigt
werden und die gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte können
entsprechend in Abhängigkeit von der Temperatur korrigiert
werden, sodass eine sehr genaue Klassifizierung der Photovoltaikzellen
gewährleistet werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Beleuchten der Photovoltaikzelle
die Beleuchtungsstärke gemessen wird, vorzugsweise mit
Hilfe einer Photodiode, wobei die gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte
vor der Einsortierung der Photovoltaikzelle in eine Klasse in Abhängigkeit
von der gemessenen Beleuchtungsstärke korrigiert wird.
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Da
bei Photovoltaikzellen in der Regel der Kurzschlussstrom linear
von der Beleuchtungsstärke abhängt, kann durch
die Berücksichtigung der Beleuchtungsstärke, mit
der eine zu klassifizierende Photovoltaikzelle während
der Messung beleuchtet wird, gewährleistet werden, dass
die Klassifizierung der Photovoltaikzellen sehr genau vorgenommen werden
kann. Es kann somit gewährleistet werden, dass die für
die Einsortierung mehrerer Photovoltaikzellen in eine Klasse maßgeblichen
Messwerte bei der gleichen Beleuchtungsstärke gemessen
oder entsprechend korrigiert worden sind. Dieses erhöht die
Genauigkeit der Einsortierung der Photovoltaikzellen in unterschiedliche
Klassen, sodass gewährleistet werden kann, dass die in
eine Klasse einsortierten Photovoltaikzellen die gleichen Kennlinien und/oder
Maximum Power Points aufweisen oder nur äußerst
geringe Abweichungen diesbezüglich besitzen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtung der Photovoltaikzelle
mit Hilfe einer Quarzhalogenlampe, einem Argon-Plasma-Bogen-Brenner,
einem Xenon-Bogenstrahler und/oder einem gepulsten Sonnensimulator
erfolgt. Die Verwendung derartiger Beleuchtungsquellen hat sich
als besonders vorteilhaft erwiesen. Xenon-Bogenstrahler und Argon-Plasma-Bogen-Brenner
können besonderes gut mit Hilfe von Filtern an das AM1.5-
oder das AM0-Spektrum angepasst werden. Dadurch ist eine erfindungsgemäße
Messung einer Beleuchtung, die an die reale Beleuchtung dem späteren
Einsatz der Photovoltaikzelle angenähert ist, möglich.
Ferner können mit den genannten Beleuch tungsquellen relativ
konstante Beleuchtungsszenarien gewährleistet werden. Die Verwendung
eines gepulsten Sonnensimulators hat den Vorteil, dass eine äußerst
kurze Beleuchtung der Photovoltaikzelle erfolgt. Dadurch kann gewährleistet werden,
dass der Photovoltaikzelle während der Beleuchtung und
der Messung keine nennenswerte Aufheizung widerfährt. Ferner
besitzen die gepulsten Sonnensimulatoren im Überlastbetrieb
auch ohne Zusatzfilter eine dem Sonnenspektrum verhältnismäßig
gut angepasstest Spektrum. Aufgrund der hohen Strahlungsleistung
von gepulsten Sonnensimulatoren kann ein großer Abstand
der Messebene vom Strahler und somit eine über eine relativ
große Fläche homogene Bestrahlungsstärkeverteilung
ermöglicht werden. Die gepulsten Sonnensimulatoren benötigen
weniger Energie als ein stationärer Sonnensimulator und
sind in der Anschaffung, also im Betrieb, günstiger als
diese. Werden gepulste Sonnensimulatoren mit einer Pulsdauer von
mehr als 25 Millisekunden betrieben, können ferner Kennlinienverfälschungen
durch kapazitäre Effekte vermieden werden.
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Es
ist vorgesehen, dass die Photovoltaikzelle während der
Messung mit konstanter Beleuchtungsstärke bestrahlt wird.
Dadurch können Messabweichungen durch während
der Messung erfolgte Unterschiede in der Beleuchtungsstärke
vermieden werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die gesamte Zellenoberfläche der Photovoltaikzelle
homogen ausgeleuchtet wird. Dadurch kann gewährleistet werden,
dass während der Messung die gesamte Oberfläche
der Photovoltaikzelle wirksam ist und somit die Messung eine sehr
hohe Genauigkeit aufweist.
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Für
die homogene Ausleuchtung der Photovoltaikzelle können
optische Systeme vorgesehen sein. Diese Systeme können
beispielsweise eine Ulbricht-Kugel, einen Kollimator oder ein Linsensystem sein.
Die Verwendung von optischen Systemen hat den Vorteil, dass die
Beleuchtungsquelle entfernt von dem Messbereich angeordnet werden
kann, somit eventuell von der Beleuchtungsquelle erzeugte thermische
Wärme nicht oder nur im geringen Maße die Messung
beeinflussen kann. Ferner kann mit Hilfe der optischen Systeme eine
homogene Ausleuchtung auf einfache Art und Weise erzeugt werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Stromstärke IMP im optimalen
Arbeitspunkt bei zwei oder mehreren unterschiedlichen Beleuchtungsstärken
nacheinander gemessen wird, wobei die Messung an zwei oder mehreren
Messstationen mit unterschiedlicher Beleuchtung oder an einer Messstation
mit in Stufen oder kontinuierlich einstellbarer Beleuchtungsstärke
erfolgt. Dabei kann vorgesehen sein, dass optimaler Arbeitspunkt
der Photovoltaikzelle für die zwei oder mehreren unterschiedlichen
Beleuchtungsstärken jeweils mit Hilfe des MPP-Trackers
eingestellt wird. Durch die Messung der Stromstärke im
optimalen Arbeitspunkt bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken
kann eine noch genauere Klassifizierung der Photovoltaikzellen erfolgen.
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Erfindungsgemäß ist
ferner für Vorrichtungen zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen. Eine
derartige Vorrichtung weist eine Positionierungseinrichtung zur
Positionierung einer Photovoltaikzelle, eine Beleuchtungseinrichtung,
eine Kontaktierungseinrichtung zur Kontaktierung der Photovoltaikzelle,
eine Messvorrichtung und eine Sortiervorrichtung auf.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass die Positionierungseinrichtung ein Förderband
und/oder eine Vakuumansaugung zur Positionierung und Fixierung der
Photovoltaikzelle unterhalb der Beleuchtungseinrichtung aufweist.
Mit Hilfe eines Förderbandes ist die Photovoltaikzelle
auf eine einfache Art und Weise in dem Bereich unterhalb der Beleuchtungseinrichtung, der
beleuchtet wird, beförderbar. Mit Hilfe einer Vakuumansaugung
kann ferner die Photovoltaikzelle auf eine einfache Art und Weise
positioniert und fixiert werden, sodass die Photovoltaikzelle während
der Kontaktierung und der Messung in Position verbleibt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Quarzhalogenlampe,
ein Argon-Plasma-Bogen-Brenner, einen Xenon-Bogenstrahler oder einen
kurzzeitig gepulsten Sonnensimulator aufweist.
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Ferner
kann die Beleuchtungseinrichtung eine Photodiode zur Messung der
Beleuchtungsstärke aufweisen. Mit Hilfe der Photodiode
ist eine Messung der Beleuchtungsstärke auf eine besonders einfache
Art und Weise möglich.
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Die
Kontaktierungseinrichtung kann Andrückkontakte aufweisen,
wie die die Messvorrichtung kurzzeitig elektrisch mit der Photovoltaikzelle verbindbar
ist. Mit Hilfe der Andrückkontakte kann die Kontaktierung
der Photovoltaikzelle auf eine besonders einfache Art und Weise
erreicht werden, da kein aufwendiges Anstecken o. ä. der
Kontakte notwenig ist. Die Verwendung derartiger Andrückkontakte
sind ferner bei einem automatisierten Vorgang von Vorteil, da auch
das Lösen der Kontakte einfach möglich ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
die Messvorrichtung ein Maximum Power Point Tracker (MPPT) aufweist, über
den der optimale Arbeitspunkt (Maximum Power Point) der Photovoltaikzelle
einstellbar ist.
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Die
Messvorrichtung kann Sensoren zur Messung des Stromes, insbesondere
des Kurzschlussstromes, der Spannung, insbesondere der Leerlaufspannung
und/oder der Temperatur der Photovoltaikzelle aufweisen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass die Sortiervorrichtung eine Markierungsvorrichtung zum Markieren oder
Beschriften der Photovoltaikzelle aufweist. Mit Hilfe der Markierungsvorrichtung
können die Photovoltaikzellen mit einer entsprechenden
Klassifizierung, in die Photovoltaikzelle einsortiert ist, markiert oder
beschriftet werden, sodass jederzeit an der Photovoltaikzelle die
Klassifizierung erkennbar ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann ferner in einem
Herstellungsverfahren zur Herstellung von Photovoltaikmodulen Anwendung
finden. Ein Herstellungsverfahren zur Herstellung Photovoltaikmodulen
kann zumindest folgende Schritte aufweisen:
- – Bereitstellen
eines Trägers für Photovoltaikzellen
- – Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens für jede zu verwendende Photovoltaikzelle
- – Aufbringen von Photovoltaikzellen einer Klasse zu
einem String auf den Träger.
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Im
Folgenden wird unter die Bezugnahme auf die einzige Figur in der
Erfindung näher erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zum
Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Sortieren von Photovoltaikzellen 3.
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Für
die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden zunächst Photovoltaikzellen 3 bereitgestellt,
bei denen ein Abweichungsbereich bekannt ist, in dem der optimale
Arbeitspunkt der Photovoltaikzelle 3, der sogenannte Maximum
Power Point, liegt. Derzeit liefern Hersteller von Photovoltaikzellen
diese in Verpackungseinheiten (Bins), wobei die maximale Leistung
mit einer Streuung von ±1,5% angegeben wird, sodass für
diese Photovoltaikzellen der Abweichungsbereich bekannt ist, in
dem der optimale Arbeitspunkt liegt.
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Die
Photovoltaikzellen 3 werden mit Hilfe einer Positionierungseinrichtung 5 unter
einer Beleuchtungseinrichtung 7 befördert und
in Position gehalten. Die Positionierungseinrichtung 5 kann
dazu beispielsweise ein Förderband zur Positionierung der Photovoltaikzelle
und eine Vakuumansaugung zur Fixierung der Photovoltaikzelle 3 aufweisen.
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Die
unter der Beleuchtungseinrichtung 7 positionierte Photovoltaikzelle 3 wird
mit Hilfe einer Kontaktierungseinrichtung 9 elektrisch
kontaktiert und mit einer Messvorrichtung 13 und mit einem
Anpassungswandler 15, beispielsweise einem Maximum Power
Tracker verbunden. Mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung 7 wird
die Photovoltaikzelle 3 beleuchtet. Während der
Beleuchtung wird der optimale Arbeitspunkt, der Maximum Power Point über den
Anpassungswandler 15 eingestellt.
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Die
Messeinrichtung 13 misst nun die von der Photovoltaikzelle
im optimalen Arbeitspunkt erzeugte Stromstärke IMP. Es kann ferner vorgesehen sein, dass
die Messeinrichtung 13 neben Sensoren zur Messung der Stromstärke
auch Sensoren zur Messung der Spannung aufweist und die an der Photovoltaikzelle 3 anliegende
Spannung im optimalen Arbeitspunkt misst. Auch können die
Leerlaufspannung der Photovoltaikzelle und der Kurzschlussstrom mit
Hilfe der Messeinrichtung 13 gemessen werden.
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Die
Messvorrichtung 13 und der Anpassungswandler 15 müssen
nicht zwangsläufig getrennte Vorrichtungen sein, sondern
es ist auch möglich, dass ein MPP-Tracker mit integrierter
Spannungs- und Stromstärkemessung verwendet wird.
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Nach
Messung der gewünschten Messwerte werden die Kontakte 9 von
der Photovoltaikzelle 3 abgenommen und die Positionierungseinrichtung 5 transportiert
die Photovoltaikzelle 3 zu der Sortiereinrichtung 19.
Mit Hilfe der Sortiereinrichtung 19 wird die Photovoltaikzelle 3 in
eine Klasse einsortiert, wobei die in eine Klasse einsortierten
Photovoltaikzellen gleiche oder annähernd gleiche Kennlinien
und/oder optimale Arbeitspunkte aufweisen.
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In
dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
können die Photovoltaikzellen 3 in die Klassen
I, II und III eingeteilt werden.
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Die
Sortiereinrichtung 19 wird mit Hilfe einer Steuereinrichtung 17 in
Abhängigkeit von den Messwerten einer Photovoltaikzelle 3 gesteuert.
Dazu werden mit Hilfe einer nicht dargestellten Recheneinheit die
Messwerte ausgewertet und eine Klassifizierung der Photovoltaikzelle
errechnet.
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Die
Steuereinrichtung 17 ist in dem in der Figur dargestellten
Ausführungsbeispiel zusammen mit dem Anpassungswandler 15,
der Messeinrichtung 13 und der nicht dargestellten Recheneinheit
in einer zentralen Steuer- und Messvorrichtung 11 angeordnet,
an die auch weitere Recheneinheiten zur Rechnung oder Dokumentierung
der Daten angeschlossen sein können.
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Die
zentrale Steuer- und Messvorrichtung 11 kann ferner die
Beleuchtungsvorrichtung 7 steuern.
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In
dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel besteht
die Beleuchtungsvorrichtung 7 aus einer Ulbrichtkugel 21,
in der zwei Leuchtmittel 22, 23 angeordnet sind.
Die Leuchtmittel 22, 23 können jeweils
eine unterschiedliche Beleuchtungsstärke erzeugen, so dass
es möglich ist, die Photovoltaikzelle 3 mit unterschiedlicher
Beleuchtungsstärke zu bestrahlen. Dabei kann vorgesehen
sein, dass die Photovoltaikzelle 3 zunächst mit
einer Beleuchtungsstärke bestrahlt wird und mit Hilfe des
Anpassungswandlers 15 der optimale Arbeitspunkt eingestellt wird.
Nun werden die gewünschten Strom- und Spannungswerte der
Photovoltaikzelle 3 mit Hilfe der Messeinrichtung 13 gemessen.
Danach wird die Beleuchtungseinrichtung 7 auf das andere
Leuchtmittel 23 umgeschaltet, so dass die Photovoltaikzelle 3 mit
einer anderen Beleuchtungsstärke bestrahlt wird. Für die
neue Beleuchtungsstärke wird wiederum mit Hilfe des Anpassungswandlers 15 der
optimale Arbeitspunkt eingestellt und mit Hilfe der Messeinrichtung 13 die
gewünschten Strom- und Spannungswerte gemessen. Aus den
in den unterschiedlichen optimalen Arbeitspunkten bei unterschiedlicher
Beleuchtungsstärke gemessenen Messwerten kann nun die Klassifizierung
der Photovoltaikzelle 3 erfolgen. Selbstverständlich
ist es auch möglich, dass nach der Bestrahlung der Photovoltaikzelle
mit einer Beleuchtungsstärke kein neuer optimaler Arbeitspunkt
für die zweite Beleuchtungsstärke eingestellt
wird, sondern eine Messung der Messwerte bei der zweiten Beleuchtungsstärke
mit dem optimalen Arbeitspunkt der ersten Beleuchtungsstärke
erfolgt.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 7 kann anstelle der Ulbrichtkugel
auch andere optische Systeme, beispielsweise einen Kollimator oder
ein Linsensystem aufweisen. Die Verwendung von optischen Systemen
hat den Vorteil, dass die Leuchtquelle entfernt von dem Messpunkt
und somit von der Photovoltaikzelle 3 angeordnet ist und
somit die von der Beleuchtungsvorrichtung 7 erzeugte Abwärme
die Messung an der Photovoltaikzelle nicht oder nur im geringen Maße
beeinflussen kann.
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Die
Leuchtquelle in der Beleuchtungsvorrichtung 7 kann eine
Quarzhalogenlampe, ein Argon-Plasma-Bogen-Brenner, ein Xenon-Bogenstrahler
und/oder ein gepulster Sonnensimulator sein. Ferner kann die Beleuchtungsvorrichtung 7 einen
Filter aufweisen, der die Beleuchtung an das AM1.5- oder das AM0-Spektrum
anpasst.
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Wie
in der Figur schematisch angedeutet ist, kann die Beleuchtungsvorrichtung 7 eine
Photodiode 25 zur Messung der Beleuchtungsstärke
aufweisen. Somit kann während der Bestrahlung der Photovoltaikzelle 3 die
Beleuchtungsstärke des von der Beleuchtungsvorrichtung 7 erzeugten
Lichts gemessen werden und die gemessenen Strom- und Spannungswerte
können mit Hilfe der gemessenen Beleuchtungsstärke
korrigiert oder angepasst werden.
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Auf
diese Weise ist eine besonders genaue Klassifizierung der Photovoltaikzellen 3 möglich.
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Auch
ist es möglich, dass zwei oder mehrere Messstationen mit
jeweils einer Beleuchtungsvorrichtung hintereinander vorgesehen
sind, sodass eine Photovoltaikzelle diese nacheinander durchläuft,
wobei an jeder Messstation die Photovoltaikzelle mit einer unterschiedlichen
Beleuchtungsstärke bestrahlt wird.
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Bei
den Ausführungsbeispielen, bei denen eine Photovoltaikzelle
mehrmals mit jeweils unterschiedlicher Beleuchtungsstärke
bestrahlt wird, kann vorgesehen sein, dass eine Beleuchtungsstärke
das Licht eines bedeckten Tageshimmels simuliert, während
eine andere Beleuchtungsstärke dem Licht einer hochstehenden
Sonne an einem wolkenlosen Sommerhimmel entspricht. Selbstverständlich
ist es möglich, zwischen diesen beiden Beleuchtungsstärken
Abstufungen vorzusehen, mit denen eine Photovoltaikzelle auch bestrahlt
werden kann.
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Die
Sortiervorrichtung 19 kann Bandweichen aufweisen, über
die die Photovoltaikzellen 3 sortiert werden, indem sie
physisch von einander getrennt werden. Zusätzlich oder
alternativ ist es möglich, dass die Sortiervorrichtung
eine Vorrichtung zum Bedrucken oder Markieren, beispielsweise durch
Farbe oder Aufkleber aufweist, mit der die Photovoltaikzellen bedruckt
oder markiert werden. Auf diese Weise ist eine Sortierung der Photovoltaikzellen 3 möglich, mit
der auch zu einem späteren Zeitpunkt eine Identifizierung
der Klassifizierung der Photovoltaikzelle möglich ist.
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In
einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei
der Beleuchtung der Photovoltaikzelle die Temperatur der Photovoltaikzelle,
insbesondere des pn-Übergangs der Photovoltaikzelle gemessen. Da
der gemessene Strom indirekt von der Temperatur des pn-Übergangs
der Zelle abhängig ist, können die mit Hilfe der
Temperatur des pn-Übergangs aufgenommenen Messwerte korrigiert
oder angepasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - CEI IEC 904-3 [0010]
- - IEC 904-3 [0010]