Beschreibung
Im Bereich der solaren Bestrahlungsstärkemessungen existieren unterschiedlichste Einstrahlungs-bedingungen. Während die primäre Kalibrierung von Referenzbestrahlungsstärkedetektoren in der Regel unter Verwendung von direkter Bestrahlungsstärke durchgeführt wird, werden sekundäre Kalibrierungen häufig mit einer diffus einfallenden Strahlungskomponente durchgeführt. Wenn die optischen Eigenschaften zwischen der Referenz und dem zu testenden Detektor variieren, können spektrale und winkelabhängige Eigenschaften der einfallenden Strahlung, sowie die der Empfindlichkeit der Detektoren zu einer Fehlanpassung führen. In dieser Arbeit wird ein neues multidimensionales Modell vorgestellt, dass spektral- und winkelabhängige Effekte in das Gebiet der Photovoltaik-Messtechnik einführt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neuartige Messtechnik entwickelt, die die Charakterisierung von Einfallswinkel- und Polarisationsabhängigkeiten der spektralen Empfindlichkeit von Solarzellen ermöglicht. Der erweiterte Modellierungsansatz berücksichtigt die anisotrope spektrale Strahldichte einschließlich spektral aufgelöster Bodenreflexionen, sowie eine beliebige Ausrichtung der PV Generatoren. Um diesen Einflüssen Rechnung zu tragen, werden sowohl die spektrale Strahldichte der Strahlungsquelle als auch die winkelabhängigen spektralen Empfindlichkeiten der Detektoren berücksichtigt. In dieser Arbeit wurden Winkelfehlanpassungen von mehr als 1% identifiziert. Mit dem vorgeschlagenen Modell können diese Effekte, die bei der Strommessung an PV Generatoren auftreten können, bestimmt und korrigiert werden. Die Kenntnis dieser Korrekturfaktoren ermöglicht ihre Berücksichtigung bei der Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets. Neben Messungen unter natürlicher globaler Sonneneinstrahlung kann der hier vorgestellte Ansatz auch zur Korrektur von Labormessungen mit Solarsimulatoren unter diffuser Einstrahlung verwendet werden. Die Auswirkungen von Vereinfachungen im Modell wurden untersucht. Ein wichtiges Ergebnis zeigt, dass die Vernachlässigung der Anisotropie der Strahldichte zu systematischen Fehlern in der Größenordnung der Winkelfehlanpassung selbst führt. Eine Analyse über die winkelabhängigen Verluste bei der Ertragsbewertung von PV Modulen beinhaltet eine Diskussion über die Unsicherheiten verschiedener Verfahren. Die Auswirkung der Verwendung des mathematischen Modells aus der internationalen Norm IEC 61853 3 wurde hierbei als einer der dominantesten Beiträge zur Unsicherheit von winkelabhängigen Verlusten identifiziert. Diese Thesis enthält ein exemplarisches Szenario für die Energiebewertung untersuchter PV Generatoren, das die Bestimmung der erzeugten Elektrizität unter Referenzklimabedingungen ermöglicht. Die Differenzen von mit drei unterschiedlichen Verfahren ermittelten Energieverlusten unter klarem Himmel reichen von 0,3 % bis 2,7 %. Inzwischen werden Teile dieser Arbeit in einem Normungsausschuss der IEC diskutiert und ein Ringvergleich wurde abgeschlossen.
