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The reaction of photovoltaic power generators to external electromagnetic fields
Markus Drapalik
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Wolfgang Lang
DOI
10.25365/thesis.7961
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30338.56701.537453-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Durch den Bau großangelegter Solarparks und den zunehmenden Einsatz gebäudeintegrierter Photovoltaik kann davon ausgegangen werden, dass photovoltaische Stromgeneratoren mit einer aktiven Fläche von über 1000m² keine Seltenheit mehr darstellen.
In Anbetracht der großen Flächen, die mit elektronischen Geräten mit komplexem Verhalten unter Wechselstrom - das noch nicht vollständig erforscht ist – bedeckt sind, kann eine Reaktion auf äußere elektrische Felder erwartet werden. Da diese Geräte an das öffentliche Stromnetz angebunden sind muss mit bisher unbekannten Schwierigkeiten im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit gerechnet werden.
Diese Diplomarbeit dient der qualitativen Betrachtung der Reaktion photovoltaischer Zellen auf niederfrequente äußere elektrische Felder. Verschiedene Zellen wurden in einem Frequenzbereich von 10Hz bis 20MHz untersucht und der Einfluss mehrerer Designparameter wird betrachtet.
Zwei Modelle zur Beschreibung der Antenneneigenschaften von Solarzellen werden vorgestellt, das Dipol- und das Patch-Antennen-Modell. Während ersteres das Frontgrid einer Solarzelle als Dipolantennenarray beschreibt, wird im zweiten eine homogen leitfähige Zellvorderseite angenommen, womit die Zelle im Wesentlichen einer Patchantenne entspricht. Die experimentellen Ergebnisse sprechen dafür, dass beide Modelle für eine zufriedenstellende Beschreibung notwendig sind.
Die durchgeführten Messungen weisen die Zellgröße als signifikanten Parameter aus, da der Spannungspegel sich linear mit der Zellfläche verändert, wobei für einige Proben die Liniendichte des Frontgrids zusätzlich berücksichtigt werden muss. Weiters hängt der Spannungspegel von der Orientierung der Zellen zur Sendeantenne ab, während andere Designparameter wie pn-Übergang oder Rückseitenmetallisierung kaum Effekt auf den Antennengewinn der Zellen haben.
Abstract
(Englisch)
Due to the construction of large solar parks and the increasing use of building integrated photovoltaics, it can be said that photovoltaic power generators with an active area of over 1000m² are no rarity anymore.
Considering the huge area covered with electronic devices with a complex AC behavior, which is not fully investigated yet, a reaction to external electromagnetic fields can be expected. Given the interaction of the solar modules with power electronic and the power grid, yet unknown problems of electromagnetic compliance may arise.
This diploma thesis takes a qualitative look at the reaction of photovoltaic cells to external electromagnetic fields of low frequency. Different cells were investigated in a frequency range of 10Hz to 20MHz and the influence of various design parameters is discussed.
Two theoretical models for the description of the antenna behavior of solar cells are presented, the dipole model and the patch antenna model. The first describes the solar cell’s front grid as a dipole antenna array, while the second assumes a homogeneously conducting front side, in which case the cell resembles a patch antenna. Experimental findings suggest that both models are necessary to find a
satisfying description.
Measurements showed that the size of the cells is the most significant parameter, since the voltage level scales almost linearly with the cell area. For some samples the additional consideration of the line density of the front grid is necessary. Likewise, the voltage level depends on the orientation of the cells towards the sending antenna while other design parameters such as pn-junction and back
metallization had little effect on the gain.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
photovoltaics photovoltaic power generator electromagnetic compatibility solar cell
Schlagwörter
(Deutsch)
Photovoltaik photovoltaische Stromgeneratoren elektromagnetische Verträglichkeit Solarzelle
Autor*innen
Markus Drapalik
Haupttitel (Englisch)
The reaction of photovoltaic power generators to external electromagnetic fields
Paralleltitel (Deutsch)
Die Reaktion photovoltaischer Stromgeneratoren auf externe elektromagnetische Felder
Paralleltitel (Englisch)
The reaction of photovoltaic power generators to external electromagnetic fields
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
70 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Wolfgang Lang
Klassifikation
33 Physik > 33.72 Halbleiterphysik
AC Nummer
AC08154736
Utheses ID
7170
Studienkennzahl
UA | 411 | | |