Der Einfluss der Intensität und Temperatur der Sonneneinstrahlung auf die Umwandlungseffizienz von Photovoltaikzellen

Juli 06, 2023

Die Umwandlungseffizienz von Photovoltaikzellen (PV) hängt eng mit externen Umweltfaktoren zusammen, wobei ein wichtiger Faktor die Intensität des Sonnenlichts ist. Unter der Annahme einer Temperatur von 25 °C stellt Abbildung 2-7 die Beziehung zwischen Strom und Spannung der PV-Zelle unter verschiedenen Lichtintensitätsbedingungen dar, während Abbildung 2-8 die Beziehung zwischen Spannung und Leistungsabgabe der PV-Zelle unter verschiedenen Lichtintensitätsbedingungen darstellt Lichtintensitätsbedingungen. Aus Abbildung 2-7 ist ersichtlich, dass der Ausgangsstrom der Zelle bei Änderungen der Lichtintensität erheblich variiert, wobei eine höhere Lichtintensität zu einem erhöhten Strom führt. Allerdings ist die Schwankung der Ausgangsspannung der PV-Zelle relativ gering [12]. Andererseits wird die von der PV-Zelle an den externen Stromkreis abgegebene Leistung sowohl vom Strom als auch von der Spannung bestimmt, wie in Abbildung 2-8 zu sehen ist, wo eine Erhöhung der Lichtintensität zu einer deutlichen Steigerung der Leistungsabgabe führt.

Abbildung 2-7 Strom-Spannungs-Kennlinien unter verschiedenen Lichtintensitätsbedingungen Abbildung 2-8 Spannungs-Leistungs-Kennlinien unter verschiedenen Lichtintensitätsbedingungen

Ein weiterer Faktor, der die von der PV-Zelle an den externen Stromkreis abgegebene Leistung beeinflusst, ist die Temperatur. Unter der Annahme einer einfallenden Lichtintensität von 1000 Watt pro Quadratmeter stellt Abbildung 2-9 die Beziehung zwischen der Strom- und Spannungsabgabe der PV-Zelle unter verschiedenen Temperaturbedingungen dar, während Abbildung 2-10 die Beziehung zwischen der Spannung und der Leistungsabgabe der PV-Zelle darstellt PV-Zelle unter verschiedenen Temperaturbedingungen. Aus Abbildung 2-9 lässt sich erkennen, dass die Stromabgabe der Solarzelle unter verschiedenen Temperaturbedingungen relativ stabil bleibt, während die Spannungsabgabe deutlich schwankt. In ähnlicher Weise zeigt Abbildung 2-10, dass die Temperatur einen spürbaren Einfluss auf die Leistungsabgabe hat.

Abbildung 2-9 Strom-Spannungs-Kennlinien unter verschiedenen Temperaturbedingungen Abbildung 2-10 Spannungs-Leistungs-Kennlinien unter verschiedenen Temperaturbedingungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Leistungseigenschaften von Solarmodulen die folgenden Merkmale aufweisen:

1. Die Leistungseigenschaften von Solarmodulen ähneln rechteckigen Formen. Bei niedrigeren Spannungen kann der von der PV-Zelle an den externen Stromkreis gelieferte Strom als konstant angesehen werden. Wenn sich die gelieferte Spannung der Leerlaufspannung nähert, kann der Strom ebenfalls als konstant betrachtet werden.

2. Die Intensität des Sonnenlichts hat einen erheblichen Einfluss auf die Strömung, wobei höhere Lichtintensitäten zu größeren Strömungen führen. Die Temperatur hingegen beeinflusst hauptsächlich die Spannungsausgabe.

3. Es gibt keinen offensichtlichen linearen Zusammenhang zwischen der Lichtintensität und -temperatur und der Leistungsabgabe des PV-Moduls.

4. Die maximale Leistungsabgabe variiert je nach Temperatur- und Lichtintensitätsbedingungen [13].

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