Labor für Photovoltaik
Das Labor für Photovoltaik ist ein Forschungslabor im Bereich der Technologie und Messtechnik von Solarzellen, Solarmodulen und elektrischen Speichern, das auch für die Lehre genutzt wird.
Folgende Geräte und Messvorrichtungen stehen zur Verfügung:
Herstellung von Solarmodulen mit Hilfe eines Laminators
Der Laminator ermöglicht die Herstellung von angepassten Solarmodulen mit optimierten Eigenschaften und auch von Mini-Laminaten für spezielle Messaufgaben
Messstand zur Bestimmung der winkelabhängigen externen Quanteneffizienz
Mit Hilfe der externen Quanteneffizienz (EQE) kann eine Aussage darüber getroffen werden, wie gut die Photonen einer spezifischen Wellenlänge von einer Solarzelle eingesammelt und in elektrischen Strom umgewandelt werden können. Der Messstand an der TH Köln wurde modifiziert, so dass nun neben dem senkrechten Lichteinfall auch die EQE von schräg einfallendem Licht untersucht werden kann.
Kennlinienaufnahme mit Hilfe eines Solarzellen-Flashers
Der an der TH Köln eingesetzte Zell-Flasher sendet einen über etwa 5 ms konstanten Lichtblitz aus. Über etwa 3 ms wird dann die Strom-Spannungskennlinie erfasst. Auf diese Weise können die Leistung und der Wirkungsgrad von Solarzellen bestimmt werden.
Außenmessstand für Solarmodule auf dem Dach der Hochschulbibliothek
Leistung und Wirkungsgrad von Solarmodulen werden in Abhängigkeit des Einfallswinkels, der Stahlungsintensität, der Modultemperatur und des spektralen Zusammensetzung des Sonnenlichts gemessen.
Elektroluminiszenzaufnahmen von Solarzellen
Bei der Elektroluminiszenzuntersuchung werden die Solarzellen mit einer Spannung belegt, so dass der Strom in umgekehrter Richtung durch die Solarzelle fließt. Da die Bandlücke von Silizium bei etwa 1,1 eV liegt, entstehen durch Rekombination Photonen die im infraroten Bereich des Lichtspektrums leuchten. Um diese sichtbar zu machen, wird eine Infrarotkamera eingesetzt, die gleichzeitig Aufschluss darüber gibt, ob ein bestimmter Bereich der Solarzelle durch Zellbrüche beeinträchtigt ist.
PV-Hybridanlage
Mit der Photovoltaik/Pflanzenölmotor-Hybridanlage kann ein 3-phasiges Inselsystem mit Batteriespeicher gebildet werden: Durch Schaltoptionen kann eine Auswahl zwischen Netz- und Inselbetrieb getroffen werden, sowie die PV.Anlage oder der Pflenzenölmotor zu- und abgeschaltet werden. Mit Hilfe einer Pflanzenölpresse kann der Brennstoff für den Motor hergestellt werden. Es kann somit ein kompletter Energiekreislauf gezeigt werden: Mit der Energie aus den Batterien wird eine Ölpresse angetrieben, um mit dem Pflenzenöl im Motor/Generatorstrang elektrischen Strom zu erzeugen, der anschließend in den Batterien gespeichert wird. Damit ist die Anlage autark von der TH-Stromversorgung.
In der Lehre werden folgende Schwerpunkte gesetzt:
Im Labor für Photovoltaik erhalten Studierende praktische Einblicke in verschiedene Themenbereiche der Photovoltaik. Dazu zählen:
- Funktionsweise von Solarzellen
- Anlagenverschaltung von netzparallelen und Insel-Anlagen
- Messung der Kennlinie von Solarzellen sowie verschiedener elektrischer Parameter
Darüber hinaus lernen die Studierenden im Simulationsraum die Anwendung verschiedener Simulationsprogramme zur Auslegung von Photovoltaik-Anlagen kennen.