diff --git a/SZ/auswertung/d.ipynb b/SZ/auswertung/d.ipynb index a81888f..77411cc 100644 --- a/SZ/auswertung/d.ipynb +++ b/SZ/auswertung/d.ipynb @@ -124,7 +124,7 @@ }, { "cell_type": "code", - "execution_count": 32, + "execution_count": 34, "metadata": { "autoscroll": false, "collapsed": false, diff --git a/SZ/protokoll/protokoll.tex b/SZ/protokoll/protokoll.tex index 185ec71..4258875 100644 --- a/SZ/protokoll/protokoll.tex +++ b/SZ/protokoll/protokoll.tex @@ -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}