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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Messungen an Solarzelle


Autor: Carl York (carlyork)
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Ich habe im Ramen meiner Abiturarbeit vor, an einer kleinen Solarzelle 
Messungen bezüglich der Spannung und der Stromstärke vorzunehmen.
Desweiteren möchte ich diese dann in Abhängikeit des eingestrahlten 
Lichtes und des Einstrahlungswinkel stellen.

Ich dachte da an ein Luxmeter, habe aber gemerkt, dass ich damit auf dem 
Holzweg bin.
Ich möchte halt den Wirkungsgrad nachprüfen, geht das irgendwie?
Ich sehe dabei einfach viel zu viel unbekannt, wie Einfallswinkel 
(Wechselt ja ständig!) Temperatur der zelle, Wetter etc.

Bin echt am durchdrehen!

Autor: min (Gast)
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Wie gross ist die Solarzelle? Fang doch einfach mal an zu messen.
Spannung? Verbraucher anschliessen -> Strom messen. Kurzschlusstrom 
messen. Leistung berechnen....Durchdrehen hilft nix!

Autor: Carl York (carlyork)
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Danke!
Genau das habe ich jetzt auch vor. Die Solarzelle habe ich noch nicht. 
Das Problem ist halt, ich brauche irgendeine Fragestellung, damit ich 
ein Resultat vorlegen kann. Ich werde über einen Zeitraum von einem 
Monat messen. Kann ich da irgendwie den Wirkungsgrad bestimmen?

Autor: min (Gast)
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Falls ein Datenblatt der Zelle vorhanden ist, steht da alles drin.
Auch mal googeln nach Photovoltaik oder in Wikipedia schauen,
Die Fragestellung lautet: Was leistet meine Solarzelle (bei 
Sonnenschein, Wolken, zu welcher Jahreszeit). Einfach messen, Messreihe 
über den Tag.
Wenn Erfahrung und Zeit vorhanden ist baust Du dir einen Solarlogger, 
der dir das Messen automatisiert. Stichwoerter: AVR,ADC,Shunt,R=U/I. 
Viel Spass!
Bei einem Thema mit grosser Zukunft.

Autor: Björn R. (sushi)
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Euer Physiklehrer hat doch bestimmt so einen "Schreiber" in seinem 
Fundus? Frag ihn mal, ob du den nicht benutzen kannst. Entweder 
ausleihen oder im Physikraum machen. Dann nimmst du dir ein großes Poti 
als Lastwiderstand und einen Widerstand als Strom-Shunt. Über dem 
Strom-Shunt schließt du die Y-Achse des Schreibers an, über dem 
lastwiderstand die X-Achse. Wenn du nun an dem Poti drehst, kannst du 
zwischen Leerlaufspannung und Kurzschlusstrom kontinuierlich hin- und 
herstellen und erhälst so die Kennlinie der Zelle bzw. des moduls. Du 
kannst dann verschiedene Kennlinien auf ein Blatt aufnehmen und 
vergleichen. Z.B. Kennlinien bei verschiedenen Temperaturen der Zelle, 
bei Abschattung (interessant auch bei Modulen mit Bypass-Dioden) usw.

Ohne Schreiber lässt sich aber z.B. auch der Kurzschlussstrom in 
Abhängigkeit des Einstrahlungswinkels gut aufnehmen. Dazu nimmst du eine 
lampe als Lichtquelle und richtest die Zelle senkrecht zur Lampe aus. 
Dann misst du den Kurzschlussstrom. Dabei brauchst du um die Zelle keine 
Angst zu haben, der Kurzschlussstrom liegt nah an dem Strom im 
MPP(Maximum Power Point), also dem angestrebten Betriebsbereich der 
Zelle, und ist nicht kritisch. Du drehst nun das Modul sagen wir in 10 ° 
Schritten und notierst dir jedesmal den Kurzschlussstrom. Wenn du das 
nun in einer Grafik z.B. von -90 bis +90° aufzeichnest, erhälst du einen 
sehr schönen Cosinus. Es kann sein, dass der cosinus leicht verschoben 
ist. Das liegt dann daran, dass die Einstrahlung wegen eines nicht ganz 
mittigen Glühdrahtes der Lampe nicht gleichmäßig ist.

Das wären Ansätze, mit denen du experimentieren könntest.
Wenn du die Kennlinien in Abhängigkeit von der Einstrahlung messen 
willst, brauchst du ein Messgerät, dass die Einstrahung messen kann. Die 
Einheit der Einstrahlung ist W/m². Es gibt recht günstige Geräte, die 
mit einer Solarzelle und einem Temperatursensor arbeiten(weil der Strom 
den die Solarzelle liefert nicht nur von der Einstrahlung sondern auch 
von der Temperatur der zelle abhängt)arbeiten.

LG, Björn

Autor: Carl York (carlyork)
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Wow! Vielen dank, damit kann ich arebiten. gerade letzteres klingt 
interessant. Da wäre denke ich sowas ideal 
http://www.meteocontrol.de/cms/db/index.php?pageID=92

Da die Dinger schweine teuer sind, werde ich mich wohl mal umschauen, ob 
ich irgendwo eines borgen kann.

Zum zweiten Versuch, also dem mit der tepmeraturkurve. Das klingt auch 
sehr gut, nur wie kann ich die temperatur regulieren?
Vielen Dank schon mal für die Antworten, wirklich ein geniales Forum!

Autor: Björn R. (sushi)
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Die Temperatur kannst du "einstellen", indem du zur Bestrahlung eine 
Halogenlampe nimmst("Baustrahler", ~100W). Den stellst du relativ nah an 
die Zelle. Gleichzeitig misst du die Temperatur der Zelle. Die wird nun 
kontinuierlich steigen, also musst du relativ schnell sein mit 
Kennlinien aufnehmen. Am Besten, du fragst jemanden, der dir helfen 
kann. Dann nimmst du kennlinien auf bei 25, 30, 35, 40, 45, 50° Celsius. 
Danach dann bitte abkühlen lassen und nicht weiter aufheizen.

Die Einstrahluungsmessgeräte haben wir im Labor an der Fh auch als 
Handgeräte, dürften einiges günstiger sein(müssen ja z.B. nicht 
wetterfest sein). Ob die in den Erträglichen Bereich kommen, kann ich 
dir aber auch nicht sagen. Ein weiterer Vorteil davon wäre aber, dass 
die werte direkt auf einem Display angezeigt werden. Das Gerät, also der 
Sensor, den du herausgesucht hast, ist ja zur Anlagenüberwacheng, also 
zum Datenloggen bei PV-Generatoren gedacht und gibt die Signale analog 
auf einer Leitung aus.

LG, Björn

Autor: Carl York (carlyork)
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Hmm, auch die tragbaren Geräte sind für mich unerschinglich. Ein 
Luxmeter hätte ich aber.
Ich dachte eigentlich mit einem luxmeter geht da nichts, habe aber das 
hier gefunden:
100 lux=1.464w/m*m
Also könnte ich     einfach in Lux messen, und dann umrechnen? Und dann 
mit der Fläche und dem Wirkungsgrad die elektrische Leistund berechnen, 
und dann mit Spannungs und Stromstärke Messungen an der Zelle 
vergleichen und so schauen ob der angegebene Wirkungsgrad stimmt.
Das sollte gehen oder?

Ich habe nochmal nachgedacht. Wären meine Ergebnisse nicht genauer, wenn 
ich einfach den Jahresdurchschnitt der Globalstrahlung nehme, und damit 
rechne?
Und wie ist das mit dem Wirkungsgrad? Der beträgt nur 10-20% weil die 
Zelle nur Licht mit einer bestimmten Wellenlänge verwenden kann, oder?
Vielen dank schon im Voraus!

Autor: Blackbird (Gast)
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100 lux=1.464w/m*m

nein

1000 lux=1.464w/m*m bei ca. 550nm

Sonnenlicht, gemessen auf der Erdoberfläche, besteht aber aus Licht 
vieler Wellenlängen und die einzelnem Intensitäten sind auch noch vom 
Zustand der Atmosphäre abhängig.

Blackbird

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