Warum arbeiten Photovoltaik-Systeme bei Kälte besser?

[Fragender (Gast)]

Hallo,

ich versuche zu verstehen, weshalb Photovoltaik-Systeme bei Kälte besser 
funktionieren.

Ein Lichtquant kann beim Eintreffen in die Sperrschicht eines 
PN-Übergangs ein Elektron-Defektelektron-Paar generieren. Durch das 
elektrische Feld der Sperrschicht werden die Ladungsträger nach 
Polarität getrennt. Dieser Ladungsträgertransport ist, nach der Zeit 
abegleitet, ein elektrischer Strom Strom. Soweit korrekt?

Ist der Halbleiter erwärmt, ist der Bandabstand der Atome geringer. Die 
Wahrscheinlichkeit, dass es zur Generation kommt ist demnach höher und 
die Diffusionsläge größer. Ebendfalls korrekt?

Was ich nicht verstehe ist, weshalb der Wirkungsgrad eines 
Photovoltaik-Systems bei Kläte besser ist. Wenn je Strahlungsleistung 
ein größerer Strom generiert werden würde müsste die Anlage doch bei 
Wärme besser funktionieren, oder?

vielen Dank bereits im Voraus für konstruktive Beiträge!

[🍅🍅 🍅. (tomate)]

Hohe Temperatur => kleinerer Bandgap => weniger Spannung => weniger 
Leistung bei gleichem Strom

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Rekombination ist der blöde störende Effekt...

[David P. (chavotronic)]

Thema Elektronenbeweglichkeit in Halbleitern. Die nimmt mit steigender 
Temperatur ab.

-UND-

Bandgap nimmt mit Temperatur ab, also ist die Leerlaufspannung geringer 
-> Niedrigerer MPP (U*I) bei steigender Temperatur.

[Fragender (Gast)]

Rote T. schrieb:
>... => weniger Spannung => weniger Leistung bei gleichem Strom

Und wenn ich den Strom einer Photodiode hinter einem 
Transimpedanzverstärker betrachte? Dann messe ich doch eigenlich nur den 
resultierenden Strom


Ist denn die Rekombinationsneigung bei Wärme größer? Ich dachte die 
Diffusionslänge (also die Entfernung, die ein Ladungsträger vor der 
hinderlichen Rekombination zurücklegen kann) wäre bei Erwärmung 
ebenfalls größer. Ist das der einzige Denkfehler im Ansatz?


Der negative Temperaturkoeffizient von Halbleitern ist mir bekannt und 
erscheint mir auch für den Sachverhalt plaubsibel.

[David P. (chavotronic)]

Versteh dein Problem nicht. Du hast doch die Antwort bekommen.

Wie kommst du jetzt auf den Transimpedanzverstärker? Die erzeugte 
Leistung einer PV Anlage ist eine Funktion des Stroms (aka Anzahl 
generierte Ladungsträger) UND der Spannung (aka Bandgap)

Wenn du dir die T° Abhängigkeit eines Solarmoduls ansiehst wirst du 
sehen dass der Löwenanteil der T-Abhängigkeit die Leerlaufspannung ist.

[Fragender (Gast)]

Ich wollte nur wissen, ob sich das Prinzip auf Photodioden am 
Transimpedanzverstärker übertragen lässt.

Rekombinieren die Ladungsträger denn bei Wärme tatsächlich schneller?

[Lurchi (Gast)]

Ob die Rekombination bei höherer Temperatur schneller oder langsamer 
ist, kann man so pauschal nicht sagen, das hängt vom Material ab.

Der Photostrom ist nur relativ wenig von der Temperatur abhängig. Die 
Spannung an der Solarzelle wird dagegen mit höherer Temperatur kleiner, 
ganz so wie bei der Flusspannung einer normalen Diode.
Die Temperaturabhängigkeit der Bandlücke ist dabei auch nur ein eher 
kleiner Anteil am Effekt.

[Fragender (Gast)]

Super, alles klar.

Vielen Dank euch allen!