Qualitätssicherung und weltweite Äquivalenz von Photovoltaik-Kalibrierungen: Die Rolle der PTA als WPVS-Laboratorium (World Photovoltaic Scale)
(Deutsch)
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Solarzellen und photovoltaische (PV) Module werden i. allg. gegen Referenznormale, die sog. Referenzsolarzellen, kalibriert. Zur Qualitätssicherung im Bereich der Photovoltaik ist es dabei notwendig, die Rückführbarkeit der Kalibrierungen zu gewährleisten, und zwar in einer photovoltaischen Kalibrierkette von den radiometrischen Primärnormalen über Referenzsolarzellen bis hin zum PV-Modul. Diese Kalibrierkette beginnt beim Kryoradiometer, dem Primärnormal für die spektrale optische Strahlungsleistung mit einer Unsicherheit von< 10-4 (zweifache relative Standardabweichung). Über den Anschluß sekundärer Empfängernormale (hier üblicherweise Si-Photodioden) werden primäre Referenzsolarzellen mit dem Verfahren der differentiellen spektralen Empfindlichkeit (DSR) kalibriert (Meßunsicherheit < 1 %). Die DSR ist der Quotient zwischen dem durch eine modulierte quasi-monochromatische Meßstrahlung verursachten, im Kurzschlußbetrieb gemessenen Photowechselstrom und der monochromatischen Bestrahlungsstärke bei gleichzeitiger Bestrahlung mit einer den Arbeitspunkt der Solarzelle festlegenden sonnenähnlichen Zusatzbestrahlung. Das Blockdiagramm einer Zweistrahlmeßanordnung zur Messung der DSR wird aufgezeigt und erläutert. Zur weiteren Qualitätssicherung und zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse (z.B. Wirkungsgrade) bemüht man sich um eine weltweite Äquivalenz der PV-Kalibrierungen. Basierend auf den Ergebnissen des jüngsten internationalen Vergleichs PEP 93 zwischen 13 staatlichen Instituten aus 8 Ländern wurde jetzt eine World Photovoltaic Scale (WPVS) eingerichtet. Dabei wurden nur Institute berücksichtigt, deren (primäre) Kalibrierverfahren ohne den Umweg über andere Referenzsolarzellen direkt auf Sl-Einheiten rückführbar sind. Außerdem mußten alle Kalibrierwerte innerhalb eines Bandes von +/- 2 % vom iterativ bestimmten Mittelwert der verbleibenden Teilnehmer aus dem PEP 93-Vergleich liegen. Auf diese Weise wurden eine WPVS als weltweit gültige Referenz für alle PV-Kalibrierungen ermittelt und eine Gruppe von vorerst 20 WPVS-Referenznormalen kalibriert. Zur Zeit erfüllen nur 4 Institute die Anforderungen, primäre Kalibrierungen von WPVS-Referenznormalen durchführen zu können und zu dürfen. In Europa ist es nur die PTB.