Frage zu Solarzelle 156x156mm. Typ, Beschaltung und Leistung?

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Frage zu Solarzelle 156x156mm. Typ, Beschaltung und Leistung?
Suche nach: solarzelle (853)

    










BID = 1063789

Raphael

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Hallo zusammen,

ich plane gerade eine spannende Bastelei mit Solarzellen und habe ein paar Verständnisfragen. Ich habe leider keinerlei Erfahrungen mit Solarzellen und habe vor kurzem das erste mal in meinem Leben eine blanke Siliziumsolarzelle in der Hand gehabt ...

Ich würde gerne im rahmen einer Projektarbeit ein mobiles Ladegerät bauen aus Einzelzellen ... bei Ebay habe ich diese 156mm x 156mm Einzelzellen gefunden, welche anscheinend aus deutscher Produktion stammen (evtl. Insolvenz eines großen Herstellers?)

Zu meinen Fragen:

1. Ist die Beschaltung, die man hoffentlich auf den angehängten Bilder erkennen kann so richtig? Die drei Stränge auf der Oberseite bzw. Unterseite können ja eigentlich nur parallel geschalten werden oder?

2. Habe die Solarzelle mal bei winterlichem Sonnenschein getestet vor wenigen Tagen. Der Himmel war klar und die Sonne recht kräftig (so stark wie sie eben im März sein kann). Leider konnte ich nur Leistungen von etwa 0,8W messen/berechnen. Habe die Zelle mit einem kleinen Widerstand (im 0,x Ohm Bereich) so belastet, dass sich eine Spannung von etwa. 0,45V eingestellt hat ... dabei sind etwa 1,8A geflossen. 0,45V sind ja nahe des MPP (maximum power points) und nicht ganz falsch dann oder?

Ist es realistisch nur solche geringe Leistungen zu erreichen? Oder ist vielleicht an der Solarzelle was Faul? habe leider kein Datenblatt... aber Zellen in der Größe haben als Pmax mindestens 3,5W meines Wissens.

3. Ich überlege gerade solche Zellen auf ein leichtes Trägermaterial zu kleben ... hat jemand Erfahrungen wie stark der Wirkungsgrad drunter leidet, wenn die Zellen heißer werden als "normal heiß"... wenn man die Zellen z.B. auf eine leichte Kunststoffverbundplatte kleben würde. Achja und wie klebt man die überhaupt am besten... mit isolierendem Wärmeleitkleber?

4. Ja jetzt reichts langsam ich weis
Habe echt schwierigkeiten die Zellen zu kontaktieren. Hat jemand einen Tipp wie man die am besten lötet? Mit meinem Standart-Wellerlötkolben und Elektroniklötzinn konnte ich z.B. einen uneleganten, fetten Lötpunkt anbringen an dem die 0,14er Litze "hält". Gibts hier irgendwie bessere Möglichkeiten?

Würde mich über Tipps und Anregungen von eurer Seite freuen

Viele Grüße
Raphael




[ Diese Nachricht wurde geändert von: Raphael am 10 Mär 2020 20:21 ]

BID = 1063790

Offroad GTI

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Zitat :
1. Ist die Beschaltung, die man hoffentlich auf den angehängten Bilder erkennen kann so richtig? Die drei Stränge auf der Oberseite bzw. Unterseite können ja eigentlich nur parallel geschalten werden oder?
Sollte so sein.


Zitat :
0,45V sind ja nahe des MPP
Der MPP ist Abhängig von der Einstrahlung. Wenn du es genau wissen willst, kannst du nicht einen Festwiderstand nehmen, sondern musst die Kennline (zügig) abfahren (sodass sich in der Zwischenzeit die Einstrahlung nicht ändert).


Zitat :
dabei sind etwa 1,8A geflossen.
Und wie hoch ist der Kurzschlussstrom? Dieser ist ein guter Indikator dafür, wie hoch die Einstrahlung auf das Modul ist.


Zitat :
(so stark wie sie eben im März sein kann)
Weniger als halb so stark, wie im Sommer.



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BID = 1063795

perl

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Zitat :
Ich würde gerne im rahmen einer Projektarbeit ein mobiles Ladegerät bauen aus Einzelzellen .
Rausgeschmissenes Geld.
Besorg dir fertige Solarmodule, die für die anstehende Aufgabe die annähernd richtigen Daten haben.


Zitat :
bei Ebay habe ich diese 156mm x 156mm Einzelzellen gefunden, welche anscheinend aus deutscher Produktion stammen (evtl. Insolvenz eines großen Herstellers?)
Oder Ausschuss sind. (Falsch diffundiert, zu hohe Restströme, ungleichmäßige und/oder schlechte Empfindlichkeit, fehlerhafte optische Vergütung, ...)


Zitat :
. Habe die Solarzelle mal bei winterlichem Sonnenschein getestet vor wenigen Tagen. Der Himmel war klar und die Sonne recht kräftig (so stark wie sie eben im März sein kann). Leider konnte ich nur Leistungen von etwa 0,8W messen/berechnen.
An knackig kalten Wintertagen ist die Luft sehr trocken, und dann liefern korrekt ausgerichtete Solarzellen kaum weniger als im Sommer.
Das Problem z.Zt. ist die Luftfeuchtigkeit, weil es zu warm ist. Die Luftfeuchtigkeit absorbiert viel der infraroten Strahlung, und der Weg durch die Atmosphäre ist wegen des tiefen Sonnenstandes besonders lang.


Zitat :
Ist es realistisch nur solche geringe Leistungen zu erreichen?
Leider ja.
Mit 0,4V kann man ja noch nicht viel anfangen, und wenn man deshalb mehrere Solarzellen hintereinanderschaltet um auf brauchbare Spannungen zu kommen, bestimmt die schlechteste Zelle den entnehmbaren Strom.
Diese Sortierarbeit sollte man dem Hersteller überlassen und sich die endgültig erreichten Daten garantieren lassen.


Zitat :
wie stark der Wirkungsgrad drunter leidet, wenn die Zellen heißer werden als "normal heiß
Ja, leidet.
Das Ausmaß hängt von der Entwicklung des Sperrstromes ab, und somit von der Konstruktion der Zellen und ihrer Fertigungsqualität.


Zitat :
wenn man die Zellen z.B. auf eine leichte Kunststoffverbundplatte kleben würde.
Was soll das bewirken? Der Ausdehnungskoeffizient von solchen Materialien ist mindestens eine Größenordnung höher als der von Si.


Zitat :
Gibts hier irgendwie bessere Möglichkeiten?
Möglichst nicht löten, sondern klemmen, weil beim Löten mit ungeeignetem Material die Sperrschicht beschädigt werden kann. Ansonsten Zelle vorwärmen und mit Aluminiumlot oder besser Ultraschall arbeiten. Hängt aber von der Zelle ab, ob die Metallisierung aus Aluminium, Nickel, oder sogar Silber besteht. Am besten die Herstellerempfehlung im Datenblatt befolgen.




BID = 1063818

Raphael

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@Offroad GTI und @perl

Vielen Dank für eure Antworten. Ich mache mir mal einen Kopf darüber und melde mich dann nochmal

PS: Glaubt ihr, es ist denkbar Solarzellen mit leitfähigem Kleber zu kontaktieren? Ultraschallfügeverfahren habe ich nicht parat leider. Und Datenblatt gab es keines dazu Die Solarzellen haben an der unteren Ecke ein "S" auf der Oberfläche .. was könnte das für ein Hesteller sein?

Habe mir zum Vergleich bei ebay einen orginalverpackten Pack Bosch Zellen genehmigt. Werde damit mal vergleichende Versuche fahren demnächst

BID = 1063821

perl

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Zitat :
Glaubt ihr, es ist denkbar Solarzellen mit leitfähigem Kleber zu kontaktieren?
Mit einem Kleber auf Basis von Silberpulver geht es auch, wenn man den Strom ableitenden Kupferdraht über eine ausreichend lange Strecke kontaktiert.
Wie es allerdings um die Lichtbeständigkeit des Klebers bestellt ist, weiss ich nicht.

Graphithaltige Leitkleber, wie sie z.B. zur Kontaktierung von LCD verwendet werden, dürften allerdings zu hochohmig sein.

BID = 1063822

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Raphael

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Vielen Dank für eure zahlreichen Antworten.

Der Hintergrund der ganzen Geschichte ist, dass ich gerade eine Thesis schreibe, in welcher unter anderem Solarzellen zum Einsatz kommen. Normale Module kann ich nicht verwenden, weil das ganze ein leichtes und faltbares System werden soll.

@Primus: Weltraummissionen sind vorerst nicht geplant

@perl: Kannst du mir zufällig einen Kleber auf Silberpulverbasis empfehlen. Irgendwie ist die Auswahl im Netz sehr beschränkt und alle sind horrent teuer. Das ganze ist ja erstmal mehr ein Versuchsaufbau.. daher ist die mögliche Unbeständigkeit gegen UV garnicht so schlimm. Werde aber auch noch ein paar Lötversuche durchführen...

Achja, da die elektrischen Eigenschaften der Zellen gleichen Typs sich ja unterscheiden können und die Ermittlung des Mpp ja auch interessant ist, würde ich mir aus Interesse gerne eine Schaltung bauen, mit welcher man einzellne Solarzellen verschiedenartig belastet und aus den jeweiligen Strom-Spannungswerten (gemessen mit INA219 und 0,05Ohm Shunt) jeweils den Mpp ermitteln kann. Ich weis, dass es sowas schon fertig gibt...würde es aber gern selber bauen.

Hab da mal ne Frage zum Transistor. Habe eben versucht eine einstellbare Last, für das Testen der Solarmodule, die ca. 0,4V liefern und max 7A, aus einem BD241-Transistor zu bauen ... habe dann aber erkannt, dass Uce bei 3A schon bei etwa 0,4V liegt ... wodurch das ganze natürlich nicht funktioniert.
Wenn ich als einstellbare Last einen MOSFET wie z.B. IRLZ44 verwende, welcher bei 7A eine DrainSource-Spannug von ca. 0,2V (bei Gatespannung 4,5V), dann müsste das doch funktionieren oder?

Blöde Frage: Aber man kann MOSFETS ja schon in einem linearen "halbgeschalteten" Bereich verwenden, wenn man die Gatespannung variiert oder?

Mein Plan ist, mit einem Mikrocontroller und D/A-Wandler eine Spannung von 0V...5V auszugeben ... damit den MOSFET zu steuern und damit dann die Solarzelle variabel zu belasten und die Werte mit einem INA219 aufzuzeichnen. Spricht da irgendwas dagegen?

Hab leider gerade kein einzigen MOSFET da um es auszuprobieren und muss extra ne Reichelt-Bestellung machen. Deshalb wollt ich lieber mal die Experten fragen bevor ich schonwieder umsonst bestelle





BID = 1064066

Raphael

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Sorry Rechenfehler, der INA219 muss natürlich mit einem kleineren Shunt betreieben werden: z.B. 0,02 Ohm damit bei 7A hier dann circa 0,14V abfallen

BID = 1064068

unlock

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Zitat :


Wenn ich als einstellbare Last einen MOSFET wie z.B. IRLZ44 verwende, welcher bei 7A eine DrainSource-Spannug von ca. 0,2V (bei Gatespannung 4,5V), dann müsste das doch funktionieren oder?

Blöde Frage: Aber man kann MOSFETS ja schon in einem linearen "halbgeschalteten" Bereich verwenden, wenn man die Gatespannung variiert oder?




Geht schon, Du musst eben wie bei bipolar die Verluste abführen.
Desweiteren ist die Ansteuerung aufgrund der Gatakapazität bescheiden, was die Verluste u.U. in die Höhe treibt.

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BID = 1064070

Offroad GTI

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Zitat :
wenn man die Gatespannung variiert oder?
Ja, wenn eine Regelung mit im Spiel ist.
Nur so

Zitat :
mit einem Mikrocontroller und D/A-Wandler eine Spannung von 0V...5V auszugeben ... damit den MOSFET zu steuern

geht es also nicht.
0-5V Steuerspannung bringt dir auch nicht viel, da der Bereich, in welchem der MOSFET durchsteuert, relativ klein ist.

Praktisch kann aber jeder MOSFET linear angesteuert werden, aber es ist auch praktisch jeder MOSFET für Schaltbetrieb optimiert.
Eine Ausnahme wäre bspw. der IRF3305.


Zitat :
dann müsste das doch funktionieren oder?
siehe SOA im Datenblatt.



Zitat :
INA219
Interessantes Teil.


Zitat :
dass ich gerade eine Thesis schreibe, in welcher unter anderem Solarzellen zum Einsatz kommen.
Ist es für selbige erforderlich, den Messaufbau diskret nachzuempfinden? Eine elektronische Last wäre die einzige* Laborausrüstung, welche dazu nötig ist.
Dafür geht ja schon einiges an Zeit drauf, bedenkt man, dass es eine triviale Messaufgabe ist.
Das Rad muss schließlich nicht neu erfunden werden, auch wenn du es gern würdest. Bringt halt keinen Mehrwert, wenn es nicht explizit ein Teil der Thesis ist.

*) nicht ganz. Genau genommen brauchst du noch eine Lichtkammer, welche eine definierte Beleuchtungsstärke bereitstellt.
Anderenfalls wäre das Vorgehen sonst wenig wissenschaftlich.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 19 Mär 2020 21:52 ]

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Raphael

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@ Offroad GTI und unlock: Danke für eure Antworten

Ich hab das Datenblatt zum IRLZ44 mal studiert

https://cdn-reichelt.de/documents/d.....R.pdf

Laut Fig. 1 müsste sich der Drain-Source-Strom durch variieren der Gatespannung doch variieren lassen oder?

@Offroat GTI: Kannst du mir erklären wieso man eine Regelung hier braucht? Funzt das im "Stellbetrieb" nicht auch? Ist das Schaltverhalten im halbdurchgeschalteten Bereich irgendwie instabil oder so?

Ja, es wäre sicherlich recht schlau eine elektronische Last als "Laborequipment" zu verwenden... ich hab aber gerade total Lust das selbst zusammenzubauen

Überlege mir gerade alternativ als elektronische Last eine Widerstandskaskade mit 6 Relais aufzubauen ... ergibt dann 64 Werte. Habe leider keine Angaben zu typischen Widerstandswerten von geschlossenen Relaiskontakten gefunden und kann es mit meinem Multimeter nur ungenügend messen...

Die vergleichenden Messungen werden immer mit einem Lux-Meter durchgeführt. Die Beleuchtungsstärke wird berücksichtigt...

Danke für den Tipp mit dem IRF3305. Leider gibt es den bei reichelt nicht. Daher werde ich erstmal den IRLZ44 testen

BID = 1064083

Offroad GTI

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Zitat :
Laut Fig. 1 müsste sich der Drain-Source-Strom durch variieren der Gatespannung doch variieren lassen oder?
Sicha dadd. Aber du willst ja als Parameter nicht die GS-Spannung, sondern den Drain-Strom.
Fährst du nur die GS-Spannung durch, ergibt das eine stark nichtlineare Stromkennlinie (wie nicht anders zu erwarten).
Das sieht dann z.B. so aus.




Als DUT musste ein IRFP4004 herhalten. Ein 20Ohm Widerstand an 20V stellt die Last dar.
Wie du siehst, beeinflussen nur etwa 10% der Steuerspannung den Drainstrom. Bei den restlichen 90% leitet er entweder noch nicht (nennenstwert), oder ist voll durchgesteuert.

Baust du einen Stromregler auf, welchen du mit dem Steuersignal von 0-5V fütterst, erhälst du ein lineares Verhalten von Null bis zu deinem Wunschstrom.

Ist grundsätzlich nicht nötig, wenn der ADC die Signale schnell genug abtasten kann, wäre dann aber etwas berechenbarer und allgemein eleganter.


Zitat :
Überlege mir gerade alternativ als elektronische Last eine Widerstandskaskade mit 6 Relais aufzubauen
Lass ma' gut sein

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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 1064358

Raphael

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@Offrad GTI

Vielen Dank für deine Antwort und die Kennlinie!

Ich verstehe... der "einstellbare Bereich" ist tatsächlich ziemlich klein. Die 10% des GS-Spannungsbereichs sind tatsächlich wenig ... für meine recht einfache Anwendung könnte es aber genügen - auch wenn es recht unelegant ist.
Beim IRFP4004 ist das also der Bereich ca. 3,7V bis 4,3V... also Pi mal Daumen 0,6V - danke fürs Markieren Mir würde es eventuell schon genügen z.B. 30 verschiedene Lastsituationen zu simulieren ... das wären dann immer 20mV Schritte. Ich weis - ist dann ganz und garnicht linear.

Derweil ist die reichelt-Bestellung eingetroffen. Werde mal ein paar kleine Versuche fahren und schaue ob das ohne Regelung halbwegs praktikabel ist.
Viele Grüße
Raphael

BID = 1064369

der mit den kurzen Armen

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Beiträge: 16972

Ich frage mich hier nur warum du zur Belastung der Zelle keine Ohmschen Widerstände benutzt?
https://de.farnell.com/vishay/ac030.....35066
Bei bekanntem R lässt sich der Strom auch über die Spannung bestimmen.
So und deine R als Last kannst du locker auch variieren. Somit erhältst du mehrere Kennlinien. Beachte Solarzellen sind in erster Linie Stromquellen!

_________________
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: der mit den kurzen Armen am 27 Mär 2020  8:24 ]


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