PTB
Zum Tag des Lichts am 16.5.2024 weist die PTB auf ihre Anlage zur Leistungsmessung von Solarmodulen hin: Ein Sonnensimulator prüft, wie viel Strom ein Solarmodul unter verschiedensten Bedingungen erzeugen kann.
Der Sonnensimulator der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig prüft Solarmodule auf Herz und Nieren: Wie viel Strom kann ein Modul unter verschiedensten Bedingungen erzeugen? Schon wenige Prozente bei der Effizienz machen einen riesigen Unterschied im langfristigen Einsatz.
Der rundum erneuerte Sonnensimulator überflügelt seinen Vorgänger in allen wichtigen Eigenschaften: Seine LEDs bieten mehr Spektralfarben, erzeugen ein gleichmäßigeres Lichtfeld und können größere Module ausleuchten. „Bei der Photovoltaik geht der Trend zu größeren Modulen mit höheren Qualitätsanforderungen“, erklärt Photovoltaik-Experte Dr. Stefan Riechelmann in der PTB. „Als nationales Metrologieinstitut haben wir deshalb einen Messstand entwickelt, der mit seinen Eigenschaften weltweit führend ist“.
PTB: Auf steigende Nachfrage nach Kalibrierungen vorbereitet
Schon heute sind rund 80 % aller weltweit hergestellten Solarzellen auf die PTB zurückgeführt (siehe „Gut zu wissen: Rückführung“), weil die PTB schon lange höchstgenaue Kalibrierungen in diesem Bereich anbietet. Seit 2021 erweitert die PTB ihr Kalibrierangebot von einzelnen Solarzellen auf ganze Solarmodule und der neue Sonnensimulator ist das wichtigste Puzzlestück dieses Angebots.
„Die EU plant derzeit die Einführung von Energielabels ähnlich denen auf Kühlschränken oder anderen Elektrogeräten, und wir sind mit unseren Messständen auf die steigende Nachfrage nach Kalibrierungen in diesem Bereich vorbereitet“, sagt Stefan Riechelmann und weist auf ein weiteres Extra hin: Der Sonnensimulator hat eine doppelseitige Lichtquelle, man kann mit ihm Vorder- und Rückseite eines Solarmoduls beleuchten. Das ist für neuerdings auf dem Markt erhältliche bifaziale Solarmodule nötig, die auch mit ihrer Rückseite Strom erzeugen können.
Das Sonnensimulator ist Teil des Kompetenzzentrums für Photovoltaik in der PTB, das eine technische Infrastruktur für realitätsnahe Messungen mit höchster Genauigkeit bietet. Deshalb führt Stefan Riechelmann auch nahezu wöchentlich interessierte Gruppen durch das Kompetenzzentrum – von Studierenden über Interessierte aus der Industrie bis zu Politikerinnen und Politikern. Ein weiteres Highlight bei solchen Führungen ist der 9 m hohe Solarmodultubus, der auf Schienen aus der Halle gefahren und in verschiedenen Winkeln zur Sonne ausgerichtet werden kann. In ihm können Solarmodule montiert werden und – anders als im Labor – unter natürlichem Sonnenlicht gemessen werden.
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Gut zu wissen: Rückführung
Erst durch Rückführung lassen sich verschiedene Messergebnisse, die womöglich mit unterschiedlichen Methoden ermittelt wurden, miteinander vergleichen. Für die Rückführung braucht man eine Art Goldstandard als Referenz.
Für die Charakterisierung von Solarmodulen sind diejenigen Module, die mit dem Sonnensimulator in der PTB kalibriert wurden, die bestmögliche Referenz. Diese Referenzmodule sind ihrerseits auf in der PTB kalibrierte Referenzsolarzellen rückgeführt. Kein Solarmodul und keine Solarzelle ist genauer messbar.
Nun müssen sich die in der Praxis benutzten Module mit diesem Goldstandard vergleichen lassen: Inwieweit weicht ihr Ergebnis davon ab? Um diese Abweichung müssen ihre Messwerte dann korrigiert werden. Alle Module, die – eventuell auch über mehrere Zwischenschritte – mit dem Referenzmodul verglichen wurden, gelten als rückgeführt und sind miteinander vergleichbar und aussagekräftig.
Quelle: PTB / ml
