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Kennlinie

Eine Kennlinie stellt immer zwei Größen dar, die voneinander abhängig sind. Bei Solarzellen zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie das Verhältnis von Zellstrom zu Zellspannung (sie wird deshalb auch I-U-Kennlinie genannt) bzw. das Verhalten der Solarzelle in Abhängigkeit von Temperatur und Lichteinstrahlung.

Darstellung der Kennlinie von Solarzellen

Normalerweise wird eine Kennlinie einer Halbleiterdiode (und das ist letztlich die Solarzelle) in vier Quadranten dargestellt. Die übliche Darstellung einer I-U-Kennlinie von Solarzellen beschränkt sich auf den vierten Quadranten, der Stromerzeugung.

Aussagekraft der Kennlinie in der Photovoltaik

Durch die Betrachtung der Kennlinie von Solarzellen kann das Verhalten von Photovoltaikanlagen besser verstanden werden. Außerdem kann durch die Messung der Kennlinie die Funktionsfähigkeit der Photovoltaikanlage bewertet werden. Abweichungen lassen Rückschlüsse auf Fehler wie Verschattungen oder andere Störungen zu. Die Kennlinie einer Solarzelle hat einen abgerundeten "rechteckigen" Verlauf. Je "rechteckiger" der Verlauf der Solarzelle, umso besser.

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von Matthias H. aus Rottal-Inn

Kennzahlen

Kurzschlussstrom: Der Kurzschlussstrom wird gemessen, indem man Vorderkontakt und Rückkontakt der Solarzelle zusammenschließt, aber ohne Verbraucher/ Widerstand dazwischen und mit offenen Klemmen. Der dann fließende, messbare Strom wird auch Kurzschlussstrom (ISC) genannt. Der Kurzschlossstrom ist linear zur Bestrahlungsstärke.

Leerlaufspannung: Die Leerlaufspannung wird gemessen, ohne dass Vorder- und Rückkontakt kontaktiert sind. Sie wird angegeben als VOC. Die Leerlaufspannung ist nicht linear zur Bestrahlungsintensität. Vielmehr steigt sie schon bei geringer Bestrahlung stark an und steigt dann langsam bis zu einem Maximalwert weiter. Wird nun die Spannung (x-Achse) gegen die Stromstärke (y-Achse) aufgetragen, dann zeigt das Diagramm (die Kennlinie) deutlich, dass nur an einem Punkt die maximale Leistung abgegeben wird, nämlich am Maximum Power Point

Maximum Power Point: Der Maximum Power Point (MPP) ist der Punkt, bei dem die Solarzelle ihre maximale Leistung abgibt. Allerdings ändert sich der MPP, da er einerseits ja von der Bestrahlungsintensität, andererseits von der Temperatur abhängt.

Füllfaktor: Schließlich kann aus der Kennlinie der Füllfaktor abgeleitet werden, der der Quotient aus maximaler Leistung und Kurzschlussstrom mal Leerlaufspannung ist. Er bleibt daher immer kleiner 1, soll aber so groß wie möglich sein. Vom Füllfaktor kann man auf den Wirkungsgrad der Solarzelle schließen.

Letzte Aktualisierung: 04.04.2023