Artikel aktualisiert am 29.04.2023
von Boris Stippe | ca: 7 Min. zu lesen

Temperaturkoeffizient

Wie beeinflusst Temperatur die Solarmodul-Leistung?

Der Temperaturkoeffizient bezeichnet die Änderung der Leistung eines Solarmoduls in Abhängigkeit von der Temperatur. Wenn die Temperatur steigt, sinkt die Leistung des Solarmoduls und umgekehrt. Der Temperaturkoeffizient wird in Prozent pro Grad Celsius angegeben und hilft bei der Berechnung der tatsächlichen Leistung des Solarmoduls unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Temperaturmessung an einem sonnigen Tag
Temperaturmessung an einem sonnigen Tag (Bildquelle: Thaut Images – stock.adobe.com)

Der Temperaturkoeffizient bezieht sich auf die Änderung der Leistung eines Solarmoduls in Abhängigkeit von der Temperatur. Das bedeutet, dass die Leistung des Solarmoduls mit steigender Temperatur abnimmt und umgekehrt. Der Temperaturkoeffizient wird als Prozentsatz pro Grad Celsius angegeben und hilft bei der Berechnung der tatsächlichen Leistung des Solarmoduls unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Die meisten Solarzellen haben einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass die Leistung des Moduls mit steigender Temperatur abnimmt. Dies liegt daran, dass die elektrischen Eigenschaften des Halbleitermaterials, aus dem die Solarzellen bestehen, von der Temperatur abhängen. Mit steigender Temperatur erhöht sich der elektrische Widerstand des Halbleiters, was zu einem höheren Leistungsverlust führt. In der Regel beträgt der Temperaturkoeffizient von Solarzellen etwa -0,5 % bis -0,7 % pro Grad Celsius.

Der Temperaturkoeffizient ist ein wichtiger Faktor bei der Berechnung der tatsächlichen Leistung eines Solarmoduls. Um die maximale Leistung des Moduls zu gewährleisten, muss die Temperatur so niedrig wie möglich gehalten werden. Dies kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden, z. B. durch den Einsatz von Kühlgeräten oder durch die Montage des Moduls an einer Stelle, die eine natürliche Luftzirkulation ermöglicht. Der Temperaturkoeffizient ist ebenfalls ein wichtiger Faktor bei der Auswahl von Solarmodulen für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen, da er bei höheren Temperaturen zu einem Leistungsabfall führt.

Was ist der Temperaturkoeffizient von Solarzellen?

Der Temperaturkoeffizient von Solarzellen ist ein wichtiger Faktor bei der Erzeugung von Solarenergie. Er bezieht sich auf die Änderung der Leistung eines Solarmoduls in Abhängigkeit von der Temperatur. Steigt die Temperatur, sinkt die Leistung des Solarmoduls und umgekehrt. Der Temperaturkoeffizient wird als Prozentsatz pro Grad Celsius angegeben und hilft bei der Berechnung der tatsächlichen Leistung des Solarmoduls unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Die meisten Solarzellen haben einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass die Leistung des Moduls mit steigender Temperatur abnimmt. Dies liegt daran, dass die elektrischen Eigenschaften des Halbleitermaterials, aus dem die Solarzellen bestehen, von der Temperatur abhängen. Mit steigender Temperatur erhöht sich der elektrische Widerstand des Halbleiters, was zu einem höheren Leistungsverlust führt.

Je nach Art des verwendeten Halbleiters und der Herstellungstechnologie variiert der Temperaturkoeffizient von Solarzellen. Im Allgemeinen beträgt der Temperaturkoeffizient von Solarzellen etwa -0,5 % bis -0,7 % pro Grad Celsius. Einige neuere Solarzellen haben jedoch einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten und können daher bei höheren Temperaturen effizienter arbeiten.

Der Temperaturkoeffizient ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl von Solarzellen für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen. In heißen Klimazonen, in denen die Temperaturen oft sehr hoch sind, sollten Solarmodule mit einem niedrigeren Temperaturkoeffizienten bevorzugt werden, um sicherzustellen, dass sie ihre maximale Leistung erbringen. Um die maximale Leistung des Moduls zu gewährleisten, muss die Temperatur so niedrig wie möglich gehalten werden. Dies kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden, wie z.B. die Verwendung von Kühlgeräten oder die Montage des Moduls in einer Position, die eine natürliche Luftzirkulation ermöglicht.

Warum ist der Temperaturkoeffizient für die Solarstromerzeugung wichtig?

Der Temperaturkoeffizient ist für die Solarstromerzeugung von Bedeutung, da er die Leistung der Solarzellen wesentlich beeinflusst. Die Leistung von Solarzellen hängt davon ab, wie viel Licht von der Sonne absorbiert wird und wie effizient das absorbierte Licht in elektrischen Strom umgewandelt wird. Wenn sich die Temperatur der Solarzellen ändert, hat dies einen direkten Einfluss auf ihre Leistung und ihren Wirkungsgrad.

Da die Temperatur während des Betriebs der Solarzellen in der Regel schwankt, kann der Temperaturkoeffizient einen erheblichen Einfluss auf die Leistung der Solarzellen haben. In heißen Klimazonen, in denen die Temperaturen oft sehr hoch sind, kann die Leistung von Solarzellen erheblich beeinträchtigt werden. Wenn die Temperatur zu hoch wird, kann die Leistung der Solarzellen um mehrere Prozent sinken, was zu einem erheblichen Verlust bei der Energieerzeugung führt.

Aus diesem Grund ist es wichtig, den Temperaturkoeffizienten bei der Auswahl von Solarzellen für verschiedene Anwendungen zu berücksichtigen. Solarzellen mit einem niedrigeren Temperaturkoeffizienten können bei höheren Temperaturen effizienter arbeiten und somit eine höhere Energieausbeute liefern. Es ist auch wichtig, die Betriebsbedingungen der Solarzellen zu optimieren, um sicherzustellen, dass ihre Temperatur so niedrig wie möglich gehalten wird.

Wie misst man den Temperaturkoeffizienten eines Solarmoduls?

Der Temperaturkoeffizient eines Solarmoduls kann bestimmt werden, indem die Leistung des Moduls bei verschiedenen Temperaturen gemessen wird. Die Messungen sollten unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten. Es gibt verschiedene Methoden zur Messung des Temperaturkoeffizienten, aber die am häufigsten verwendete Methode ist die so genannte „Strom-Spannungs-Kennlinienmessung“ (IV-Messung).

Die IV-Messung wird durchgeführt, indem das Solarmodul an eine Last angeschlossen wird und gleichzeitig die Spannung und der Strom gemessen werden. Die Messungen werden bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt, indem das Modul in einen Temperaturbereich von etwa 10 °C bis 50 °C gebracht wird. Die Temperatur wird normalerweise mit einem Umgebungstemperaturfühler oder einer Infrarotkamera gemessen.

Die Daten werden dann in eine Software eingegeben, die den Temperaturkoeffizienten berechnet. Dazu wird die Leistung des Solarmoduls bei verschiedenen Temperaturen mit dem entsprechenden Temperaturkoeffizienten multipliziert. Die Software kann dann eine Kurve erstellen, die die Leistung des Moduls in Abhängigkeit von der Temperatur zeigt.

Es ist wichtig, dass die Messungen unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten. Die Messungen sollten auch mehrmals wiederholt werden, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Die Messungen sollten auch an verschiedenen Orten durchgeführt werden, um den Einfluss der Umgebungstemperatur und der Sonneneinstrahlung auf den Temperaturkoeffizienten zu berücksichtigen.

Kann der Temperaturkoeffizient für verschiedene Arten von Solarzellen unterschiedlich sein?

Ja, der Temperaturkoeffizient kann für verschiedene Solarzellentypen unterschiedlich sein. Der Temperaturkoeffizient hängt von den elektrischen Eigenschaften des Halbleitermaterials ab, aus dem die Solarzelle hergestellt ist, und kann daher für verschiedene Arten von Solarzellen unterschiedlich sein.

Die gebräuchlichsten Solarzellen sind Siliziumsolarzellen, die aus kristallinem oder amorphem Silizium hergestellt werden. Diese Solarzellen haben in der Regel einen negativen Temperaturkoeffizienten von etwa -0,5 % bis -0,7 % pro Grad Celsius. Die Temperaturkoeffizienten von kristallinem und amorphem Silizium können jedoch unterschiedlich sein, da sich ihre elektrischen Eigenschaften unterscheiden.

Es gibt auch andere Arten von Solarzellen, z. B. Dünnschichtsolarzellen, die aus Materialien wie Cadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Gallium-Selenid oder amorphem Silizium hergestellt werden. Diese Solarzellen können unterschiedliche Temperaturkoeffizienten aufweisen, da sie unterschiedliche Halbleitermaterialien und Herstellungstechnologien verwenden.

Einige neuere Arten von Solarzellen, wie z. B. Perowskit-Solarzellen, haben einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten als herkömmliche Siliziumsolarzellen. Dies liegt daran, dass sie andere Halbleitermaterialien verwenden, die eine höhere thermische Stabilität aufweisen.

Wie berechnet man die Leistung eines Solarmoduls bei verschiedenen Temperaturen?

Um die Leistung eines Solarmoduls bei verschiedenen Temperaturen zu berechnen, muss zunächst die Leistung des Moduls bei einer Referenztemperatur bekannt sein. Die Referenztemperatur beträgt normalerweise 25°C, da dies die Standardtemperatur ist, bei der Solarzellen normalerweise getestet werden.

Um die Leistung des Moduls bei einer anderen Temperatur zu berechnen, muss der Temperaturkoeffizient des Moduls bekannt sein und die Temperaturänderung berücksichtigt werden. Der Temperaturkoeffizient wird normalerweise als Prozentsatz pro Grad Celsius angegeben. Wenn sich die Temperatur um ein Grad Celsius ändert, ändert sich die Leistung des Moduls um den entsprechenden Prozentsatz.

Um die Leistung des Moduls bei einer anderen Temperatur zu berechnen, wird die Leistung des Moduls bei der Referenztemperatur mit dem Faktor multipliziert, der sich aus der Temperaturänderung und dem Temperaturkoeffizienten ergibt. Wenn die Temperatur beispielsweise um 10 °C steigt und der Temperaturkoeffizient des Moduls -0,5 %/°C beträgt, wird die Leistung des Moduls wie folgt berechnet:

Leistung bei neuer Temperatur = Leistung bei Referenztemperatur x (1 + (Temperaturänderung in °C x Temperaturkoeffizient)).

Beträgt die Leistung des Moduls bei Referenztemperatur beispielsweise 300 W, so wird die Leistung des Moduls bei einem Temperaturanstieg von 10 °C wie folgt berechnet:

Leistung bei neuer Temperatur = 300 W x (1 + (10°C x -0,5 %/°C)) = 285 W

Fazit

Der Temperaturkoeffizient ist ein wichtiger Faktor bei der Erzeugung von Solarenergie, da er die Leistung von Solarmodulen beeinflusst. Die meisten Solarzellen haben einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass ihre Leistung mit steigender Temperatur abnimmt. Um die maximale Leistung von Solarmodulen zu gewährleisten, müssen diese unter kontrollierten Temperaturbedingungen betrieben werden. Der Temperaturkoeffizient kann für verschiedene Solarzellentypen unterschiedlich sein und kann durch Messung der Leistung des Moduls bei verschiedenen Temperaturen bestimmt werden. Mit Hilfe des Temperaturkoeffizienten kann die Leistung eines Solarmoduls bei verschiedenen Temperaturen berechnet werden.

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