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@ -412,7 +412,7 @@ Parallelschaltung und Leistungssteigerung durch Erh\"ohung von
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\subsubsection{Verschaltung mit Widerst\"anden}
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\label{sec:verschwider}
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Anschlie\ss{}end wurd das Solarmodul auf drei verschiedene Weisen mit
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Anschlie\ss{}end wurde das Solarmodul auf drei verschiedene Weisen mit
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Widerst\"anden verschalten. Zum Einsatz kamen Widerst\"ande der gr\"o\ss{}e
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\(R_G=\SI{4.99}{\kilo\ohm}\) und \(R_K=\SI{3.3}{\ohm}\) wobei \(R_K\)
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mit dem Multimeter vermessen wurde.
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@ -587,7 +587,7 @@ herunterzukühlen.
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Zur Messung der Winkelabhängigkeit des einfallenden Lichtes, wurden zunächst die Solarzellen
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A8 und O1 nebeneinander auf die Grundplatte montiert. Nun wurde die Grundplatte
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etwas angehoben, um sie anschließend vernünftig rotieren zu
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können. Die Beleuchtung wurde wiederum auf \sun{1} kalibiert.
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können. Die Beleuchtung wurde wiederum auf \sun{1} kalibriert.
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Der Leerlaufstrom beider Solarzellen wurde in \(10^\circ\) - Schritten aufgenommen.
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@ -596,7 +596,7 @@ Der Leerlaufstrom beider Solarzellen wurde in \(10^\circ\) - Schritten aufgenomm
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Bei allen Plots wurden grunds\"atzlich alle durch die Strombegrenzung
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hervorgerufenen Plateaus abgeschnitten.
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Zur Berechnung von Intensit\"aten wird in linearer Zussamenhang von
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Zur Berechnung von Intensit\"aten wird in linearer Zusammenhang von
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\(\voc\) der Referenzelle und der Beleuchtungsintensität angenommen,
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wobei \(U(I=\mwcm{0})=\SI{0}{\milli\volt}\) und
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\(U(I=\mwcm{100}=I_0)=\SI{32.2}{\milli\volt}=U_0\).
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@ -624,10 +624,9 @@ in~\ref{fig:a-anorg-dunkel} dargestellte Kennlinien aufgenommen.
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\label{fig:a-anorg-dunkel}
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\end{figure}
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Wenn man in~\ref{eq:ersatz} \(I_{Ph}, R_{P}=0\) setzt (gilt im
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resultierenden Ausdruck nach \(U\) umstelltdunkelheit und bei
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rel. gro\ss{}en Str\"omen), und den Resultierenden Ausdruck nach \(U\)
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umstellt, erh\"alt man:
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Wenn man in~\ref{eq:ersatz} \(I_{Ph}, R_{P}=0\) setzt (gilt bei
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Dunkelheit und bei rel. gro\ss{}en Str\"omen) und den resultierenden Ausdruck
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nach \(U\) umstellt, erh\"alt man:
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\begin{equation}
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\label{eq:uofi}
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@ -878,21 +877,12 @@ Setzt man in~\ref{eq:ersatz} \(I=0\) und vernachl\"assigt \(R_P\)
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S\"attigungsstrom, so ergibt sich theoretisch
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\(\voc\propto\ln(I) + \text{const}\).
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\begin{equation}
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0 = I_{Ph} - I_S \cdot \qty(exp\qty[\frac{eU}{ak_BT}]-1)
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\end{equation}
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\begin{equation}
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\frac{I_{Ph}+I_S}{I_S} = exp\qty[\frac{eU}{ak_BT}]
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\end{equation}
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\begin{equation}
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\ln(\frac{I_{Ph}}{I_S}+1) = \frac{eU}{ak_BT}
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\end{equation}
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\begin{equation}
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\ln(\frac{I_{Ph}}{I_S}+1) \cdot \frac{ak_BT}{e} = U
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\end{equation}
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\begin{gather}
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0 = I_{Ph} - I_S \cdot \qty(exp\qty[\frac{eU}{ak_BT}]-1)\\
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\frac{I_{Ph}+I_S}{I_S} = exp\qty[\frac{eU}{ak_BT}]\\
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\ln(\frac{I_{Ph}}{I_S}+1) = \frac{eU}{ak_BT}\\
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\ln(\frac{I_{Ph}}{I_S}+1) \cdot \frac{ak_BT}{e} = U \label{eq:shocknachu}
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\end{gather}
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Für \(I_{Ph} \gg I_S\) folgt:
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@ -984,27 +974,27 @@ wenn man die Widerst\"ande im Ersatzschaltbild direkt anpasste. F\"ur
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\(R_K\) als \(R_S\) in Schaltungen 1,3 ergeben sich im Fit
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gr\"o\ss{}ere Werte, da hier der Widerstand des Solarmoduls an mehr
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ins Gewicht f\"allt. Bei n\"aherer Betrachtung von~\ref{fig:hellkenn}
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und~\ref{tab:verschtab} kann man erkennen, dass sich durch hinzunahme
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von Widerst\"anden die Kennlinien vom Ideal entfernt (FF und \(\eta\)
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und~\ref{tab:verschtab} kann man erkennen, dass sich durch Hinzunahme
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von Widerst\"anden die Kennlinie vom Ideal entfernt (FF und \(\eta\)
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sinken). Ist \(R_K\) gro\ss{} und \(R_S\) klein, so ist der Effekt
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gering (Schaltung 1). Verstauscht man die Verh\"altnisse (Schaltung
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gering (Schaltung 1). Vertauscht man die Verh\"altnisse (Schaltung
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2), so erh\"alt man den geringsten F\"ullfaktor und eine sehr geringe
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effizienz. Die kennlinien wird zu einer verschobenen geraden. Im falle
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Effizienz. Die Kennlinie wird zu einer verschobenen Geraden. Im Falle
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kleiner, gleichartiger Widerst\"ande (Schaltung 3) \"uberwiegt der
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Effekt des Parallelwiderstandes (siehe \(U\rightarrow \SI{-1}{\volt}\))
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und auch hier wird die Effizienz beintr\"achtigt, wenn auch nich so
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und auch hier wird die Effizienz beinträchtigt, wenn auch nicht so
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stark, wie in der vorherigen Situation.
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Diese Betrachtungen spiegeln verschiedene Grade der nichtidealit\"at
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der Solarzelle wieder. Idealer weise sollte also \(R_S\) klein und
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Diese Betrachtungen spiegeln verschiedene Grade der Nichtidealit\"at
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der Solarzelle wider. Idealerweise sollte also \(R_S\) klein und
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\(R_P\) gro\ss{} sein.
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In einer realen Solarzelle entsteht \(R_S\) durch den inneren
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Widerstand des Halbleiters und durch den Widerstand an den Kontakten.
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\(R_P\) wird warscheinlich durch fehler im p-n-\"Ubergang
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\(R_P\) wird wahrscheinlich durch Fehler im p-n-\"Ubergang
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hervorgerufen \todo{cite} durch die getrennte Ladungen in die falsche
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Richtung zur\"uckflie\ss{}en.
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Richtung zurückfließen.
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\subsubsection{Verhalten bei Verschattung}
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@ -1019,23 +1009,24 @@ ist dies natürlich ein nicht hinnehmbarer Zustand, da es zum Beispiel
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bei Bewölkung immer wieder zu Teilverschattung kommt und dies somit
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den Stromfluss der gesamten Anlage stark beeinflussen kann. Dies
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umgeht man, in dem man zu jedem einzelnen Teilmodul eine so genannte
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\emph{Freilaufdiode}\todo{Quelle} antiparallel schaltet, da diese den
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\emph{Freilaufdiode}\footcite{Wikipedia: Solarmodul (aufgerufen: 22.11.2019)}
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antiparallel schaltet, da diese den
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Stromfluss bei Verschattung eines in Reihe geschalteten Moduls um
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dieses herumleitet und damit eine solche Verschattung nicht das
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gesamte Solarmodul beeinflusst.
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Verdeckt man jeweils nur eine H\"alfte der Parallelschaltungen
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(\ref{diag:verschattung2}) so verringert sich zwar der
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Kurzzschlussstrom und die Effizienz halbiert sich, aber der Effekt ist
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im Ganzen nur die Parallelschaltung eines zus\"atzlichen (grossen)
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Wiederstandes \(R_P\).
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Kurzschlussstrom und die Effizienz halbiert sich, aber der Effekt ist
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im Ganzen nur die Parallelschaltung eines zus\"atzlichen (großen)
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Widerstandes \(R_P\).
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Die dritte Situation \"ahnelt einer Reihen und Parallelschaltung von
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Die dritte Situation \"ahnelt einer Reihen- und Parallelschaltung von
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gro\ss{}en Widerst\"anden zum Modul und stellt somit das Mittel der
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beiden ersten Situationen dar.
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H\"atte man f\"ur Schaltung zwei gro\ss{}e Widerst\"ande gew\"ahlt, so
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h\"atten sich f\"ur alle Verschattungssituationen korrespondenzen
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H\"atte man f\"ur die Schaltung zwei gro\ss{}e Widerst\"ande gew\"ahlt, so
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h\"atten sich f\"ur alle Verschattungssituationen Korrespondenzen
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ergeben. (Hier gilt Schalt. 1 zu Verschatt. 2; Schalt. 2 zu Verschatt. 1)
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\subsubsection{Solarmodul mit Verbraucher}
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@ -1045,24 +1036,24 @@ Die Leistung des Verbrauchers am gemessenen Arbeitspunkt betr\"agt
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(siehe auch~\ref{eq:last}): \[P_V=\SI{.75}{\watt}\]. Die Leistung am
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MPP des Solarmoduls betr\"agt: \[P_{MPP}=\SI{.88}{\watt}\]
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Der Verbracher nutzt also ca. \SI{85}{\percent} der Maximal
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Der Verbraucher nutzt also ca. \SI{85}{\percent} der maximal
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verf\"ugbaren Leistung. Diese Ausnutzung kann vergrößert werden, indem
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man \(R_P\) des Moduls m\"oglichst mit \(R_S+R_V\) abstimmt, wobei
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\(R_V\) der innere Widerstand des Verbrauchers ist. Zur Herleitung
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dieses Zusammenh\"ange siehe (aus Zeitgr\"unden):
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dieser Zusammenh\"ange siehe (aus Zeitgr\"unden):
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\cite[154]{Demtröder2018}.
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\subsection{Der Einfluss der Temperatur}
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\label{sec:analysetemp}
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\begin{figure}[H]\centering
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\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/D/ucc.pdf}
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\caption{Temperaturabh\"angigkei von \(\voc\).}
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\label{fig:winkel}
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\caption{Temperaturabh\"angigkeit von \(\voc\).}
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\label{fig:temp}
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\end{figure}
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Bei konstanter Intensit\"at sinkt \(\voc\). Das ist zu erwarten, da
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mit steigender Temperatur der Diffusionsstrom zunimmt und damit die
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Eingbaute Spannung verringert.
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eingebaute Spannung verringert.
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D
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