mirror of
https://github.com/vale981/fpraktikum
synced 2025-03-05 09:31:44 -05:00
Merge branch 'master' of ssh://git.protagon.space:222/hiro98/FPraktikum
This commit is contained in:
commit
e27f1a5f9c
2 changed files with 108 additions and 25 deletions
|
|
@ -124,7 +124,7 @@
|
|||
},
|
||||
{
|
||||
"cell_type": "code",
|
||||
"execution_count": 32,
|
||||
"execution_count": 34,
|
||||
"metadata": {
|
||||
"autoscroll": false,
|
||||
"collapsed": false,
|
||||
|
|
|
|||
|
|
@ -256,13 +256,13 @@ Das Ersatzschaltbild ergibt sich zu:
|
|||
|
||||
Ist die Solarzelle unbeleuchtet so gleicht ihre Kennlinie der einer Diode.
|
||||
Der Kennlinie der beleuchteten Zelle kann man einiges entnehmen.
|
||||
Zum einen die Leerlaufspannung \(U_L\), also die Spannung für \(I=0 A\), den Kurzschlussstrom \(I_K\), der den
|
||||
Zum einen die Leerlaufspannung \(\voc\), also die Spannung für \(I=0 A\), den Kurzschlussstrom \(I_{SC}\), der den
|
||||
Strom darstellt, der fließt, wenn keine äußere Spannung anliegt und den maximalen Leistungspunkt, also der Punkt
|
||||
der maximalen Leistung der Solarzelle. Außerdem findet man mit dem Füllfaktor \emph{FF}, der sich aus dem
|
||||
Quotienten von maximaler Leistung und \(|I_K| \cdot U_L\) bestimmt, den Wirkungsgrad der Zelle:
|
||||
Quotienten von maximaler Leistung und \(|I_{SC}| \cdot \voc\) bestimmt, den Wirkungsgrad der Zelle:
|
||||
|
||||
\begin{equation}\label{eq:wirkgrad}
|
||||
\eta = \frac{FF \cdot |I_K| \cdot U_L}{P_{ein}}
|
||||
\eta = \frac{FF \cdot |I_{SC}| \cdot \voc}{P_{ein}}
|
||||
\end{equation}
|
||||
|
||||
\begin{tabular}{llll}
|
||||
|
|
@ -909,16 +909,16 @@ Schl\"usse \"uber den Zusammenhang von \(\voc\) ziehen.
|
|||
|
||||
\subsection{Versuche an realistischen Verschaltungen}
|
||||
\label{sec:auswc}
|
||||
Die in~\ref{sec:sol6} dargestellte und schon Kurz begr\"undete
|
||||
Die in~\ref{sec:sol6} dargestellte und schon kurz begr\"undete
|
||||
Schaltung der Solarzellen wurde gew\"ahlt um gleichm\"a\ss{}ig
|
||||
\(\isc\) und \(\voc\) zu erh\"ohen und damit
|
||||
gem\"a\ss{}~\ref{eq:wirkgrad} den Wirkungsgrad zu steigern (unter der
|
||||
annahme, dass \(FF=\text{const.}\) eine intensive Gr\"o\ss{}e ist).
|
||||
Annahme, dass \(FF=\text{const.}\) eine intensive Gr\"o\ss{}e ist).
|
||||
|
||||
Die Parallelschaltung sorgt dabei f\"ur die Erh\"ohung der Robustheit,
|
||||
da bei Verschattung/Ausfall einer Zelle, diese den Stromfluss nicht
|
||||
behindert. Dementsprechend w\"ahre auch eine Reihenschaltung von
|
||||
jeweils drei parallelgeschaltenen Modulen m\"oglich gewesen.
|
||||
behindert. Dementsprechend w\"are auch eine Reihenschaltung von
|
||||
jeweils drei parallelgeschalteten Modulen m\"oglich gewesen.
|
||||
|
||||
Die Beleuchtungsintensität betrug \sun{1/3}.
|
||||
|
||||
|
|
@ -929,7 +929,8 @@ in~\ref{sec:vglhell} gewonnen. Die angegebenen Dezimalstellen stehen
|
|||
nicht im Zusammenhang mit eventuellen (hier nicht im Detail
|
||||
betrachteten) Messungenauigkeiten und dienen nur dem einfachen Vergleich.
|
||||
Plots der Kennlinien finden sich im Anhang:~\ref{sec:plotsc}
|
||||
\begin{table}[h]
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tabular}{l|SSSS}
|
||||
\toprule
|
||||
|
|
@ -949,6 +950,12 @@ Plots der Kennlinien finden sich im Anhang:~\ref{sec:plotsc}
|
|||
\label{tab:verschtab}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
Vergleicht man die erste Zeile von~\ref{tab:verschtab} mit den Werten einer einzelnen
|
||||
anorganischen Solarzelle (A8, vgl.~\ref{tab:diodano}), erkennt man, dass durch die
|
||||
gewählte Verschaltung mehrerer Solarmodule eine deutliche Verbesserung des Füllfaktors
|
||||
sowie des Wirkungsgrades erzielt werden konnte. Wie zu erwarten war sind auch die Werte von
|
||||
\(\jsc\) und \(\voc\) um ein Vielfaches gestiegen.
|
||||
|
||||
\begin{table}[h]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tabular}{l|SS}
|
||||
|
|
@ -988,6 +995,7 @@ Effekt des Parallelwiderstandes (siehe \(U\rightarrow \SI{-1}{\volt}\))
|
|||
und auch hier wird die Effizienz beintr\"achtigt, wenn auch nich so
|
||||
stark, wie in der vorherigen Situation.
|
||||
|
||||
|
||||
Diese Betrachtungen spiegeln verschiedene Grade der nichtidealit\"at
|
||||
der Solarzelle wieder. Idealer weise sollte also \(R_S\) klein und
|
||||
\(R_P\) gro\ss{} sein.
|
||||
|
|
@ -1081,19 +1089,25 @@ Solarzellen fallen konnte, um einen Stromfluss zu ermöglichen.
|
|||
\subsection{Weitere Plots zu C}
|
||||
\label{sec:plotsc}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]\centering
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/C/3x3_hell.pdf}
|
||||
\caption{Hellkennlinie des 6er-Moduls}
|
||||
\label{diag:hell6er}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]\centering
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/C/3x3_schaltung_2.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/C/3x3_schaltung_2.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 1 (vgl.~\ref{fig:schalt1})}
|
||||
\label{diag:hellschalt1}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/C/3x3_schaltung_3.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/C/3x3_schaltung_3.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 2 (vgl.~\ref{fig:schalt2})}
|
||||
\label{diag:hellschalt2}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/C/3x3_schaltung_4.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/C/3x3_schaltung_4.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 3 (vgl.~\ref{fig:schalt3})}
|
||||
\label{diag:hellschalt3}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
|
|
@ -1103,18 +1117,19 @@ Solarzellen fallen konnte, um einen Stromfluss zu ermöglichen.
|
|||
|
||||
\begin{figure}[H]\centering
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/C/3x3_verschattung_1.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 1 (vgl.~\ref{fig:schatt1})}
|
||||
\label{diag:verschattung1}
|
||||
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/C/3x3_verschattung_1.pdf}
|
||||
\caption{Verschattung 1 (vgl.~\ref{fig:schatt1})}
|
||||
\label{diag:verschattung1}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/C/3x3_verschattung_2.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 2 (vgl.~\ref{fig:schatt2})}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/C/3x3_verschattung_2.pdf}
|
||||
\caption{Verschattung 2 (vgl.~\ref{fig:schatt2})}
|
||||
\label{diag:verschattung2}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/C/3x3_verschattung_3.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 3 (vgl.~\ref{fig:schatt3})}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/C/3x3_verschattung_3.pdf}
|
||||
\caption{Verschattung 3 (vgl.~\ref{fig:schatt3})}
|
||||
\label{diag:verschattung3}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\caption{Kennlinien für verschiedene Verschattungen}
|
||||
|
|
@ -1123,17 +1138,17 @@ Solarzellen fallen konnte, um einen Stromfluss zu ermöglichen.
|
|||
|
||||
\begin{figure}[H]\centering
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_2_rsrp.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_2_rsrp.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 1 (vgl.~\ref{fig:schalt1})}
|
||||
\label{diag:hellschalt1fit}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_3_rsrp.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_3_rsrp.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 2 (vgl.~\ref{fig:schalt2})}
|
||||
\label{diag:hellschalt2fit}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_4_rsrp.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_4_rsrp.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 3 (vgl.~\ref{fig:schalt3})}
|
||||
\label{diag:hellschalt3fit}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
|
|
@ -1144,17 +1159,17 @@ Solarzellen fallen konnte, um einen Stromfluss zu ermöglichen.
|
|||
|
||||
\begin{figure}[H]\centering
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_2_rs.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_2_rs.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 1 (vgl.~\ref{fig:schalt1})}
|
||||
\label{diag:hellschalt1fit1}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_3_rs.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_3_rs.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 2 (vgl.~\ref{fig:schalt2})}
|
||||
\label{diag:hellschalt2fit1}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.5\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_4_rs.pdf}
|
||||
\includegraphics[width=.6\columnwidth]{figs/python/3x3_schaltung_4_rs.pdf}
|
||||
\caption{Schaltung 3 (vgl.~\ref{fig:schalt3})}
|
||||
\label{diag:hellschalt3fit1}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
|
|
@ -1162,6 +1177,74 @@ Solarzellen fallen konnte, um einen Stromfluss zu ermöglichen.
|
|||
\label{fig:hellkennfit1}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\begin{figure}[H]\centering
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.45\columnwidth]{figs/python/huge_hell_rs.pdf}
|
||||
\caption{13er Modul ohne Verbraucher mit \(R_S\)-Fit}
|
||||
\label{diag:hugehellrs}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.45\columnwidth]{figs/python/huge_hell_rsrp.pdf}
|
||||
\caption{13er Modul ohne Verbraucher mit \(R_S\)- und \(R_P\)-Fit}
|
||||
\label{diag:hugehellrsrp}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.45\columnwidth]{figs/python/huge_verbraucher_rs.pdf}
|
||||
\caption{13er Modul mit Verbraucher mit \(R_S\)-Fit}
|
||||
\label{diag:hugeverbrrs}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\begin{subfigure}[b]{1\textwidth}\centering
|
||||
\includegraphics[width=.45\columnwidth]{figs/python/huge_verbraucher_rsrp.pdf}
|
||||
\caption{13er Modul mit Verbraucher mit \(R_S\)- und \(R_P\)-Fit}
|
||||
\label{diag:hugeverbrrsrp}
|
||||
\end{subfigure}
|
||||
\caption{Kennlinien des 13er Solarmoduls}
|
||||
\label{fig:huge}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
\subsection{Messwerte zu D}
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tabular}{l|l}
|
||||
\toprule
|
||||
\(T [\si{\degreeCelsius}]\) & \(\voc [\si{\milli\volt}]\)\\
|
||||
\midrule
|
||||
35 & 570 \\
|
||||
40 & 563 \\
|
||||
45 & 555 \\
|
||||
50 & 547 \\
|
||||
55 & 536 \\
|
||||
60 & 525 \\
|
||||
65 & 512
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\caption{Leerlaufspannung in Abhängigkeit zur Temperatur}
|
||||
\label{tab:messd}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
\subsection{Messwerte zu E}
|
||||
|
||||
\begin{table}[H]
|
||||
\centering
|
||||
\begin{tabular}{l|l|l}
|
||||
\toprule
|
||||
\(\text{Winkel} [^\circ]\) & \(I_{org} [\si{\milli\ampere}]\) &\(I_{anorg} [\si{\ampere}]\) \\
|
||||
\midrule
|
||||
87 & 0.288 & 0.93 \\
|
||||
80 & 0.284 & 0.89 \\
|
||||
70 & 0.281 & 0.87 \\
|
||||
60 & 0.262 & 0.80 \\
|
||||
50 & 0.238 & 0.73 \\
|
||||
40 & 0.195 & 0.59 \\
|
||||
30 & 0.177 & 0.49 \\
|
||||
20 & 0.148 & 0.35 \\
|
||||
10 & 0.104 & 0.26 \\
|
||||
0 & 0.059 & 0.16 \\
|
||||
\end{tabular}
|
||||
\caption{Kurzschlussstrom in Abhängigkeit des Winkels des einfallenden Lichts}
|
||||
\label{tab:messe}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
\section{Literatur}
|
||||
|
||||
\label{sec:literatur}
|
||||
|
|
|
|||
Loading…
Add table
Reference in a new issue