TESTVORRICHTUNG UND -VERFAHREN FüR EIN PV-KONZENTRATORMODüL

Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung für ein PV-Konzentratormodul. Ein solches PV-Konzentratormodul ist z.B. aus dem Artikel A.W. Bett et. AI: FLATCON AND FLASHCON CONCEPTS FOR HIGH CONCENTRATION PV. Proc. 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Paris, France, 2004, Seite 2488 bekannt und in weiter entwickelter Form Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 033 272.2 der Anmelderin. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Testen eines PV-Konzentratormoduls sowie ein Herstellverfahren für ein solches PV-Konzentratormodul.

Im Bereich der Nutzung der Solarenergie ist seit ca. 50 Jahren bekannt, dass Sonnenenergie durch Silizium in elektrischen Strom umgewandelt werden kann. Bei den heute üblichen Solarzellen wird meist mono- oder multikristallines Silizium verwendet. Die Leistung dieser Solarzellen ist allerdings relativ gering, da sie nur ein begrenztes Spektrum der auftreffenden Strahlung in elektrischen Strom umwandeln. Große Erfolge in Richtung auf eine deutlich höhere Effizienz mit über 39 % Umwandlung der Solarstrahlung sind in den letzten Jahren mit Hochleistungs-PV-Zellen aus höherwertigen Halbleiterverbindungen (III-V- Halbleitermaterial) wie z.B. GalliumArsenid (GaAs) erzielt worden.

Solche Zellen auf Halbleitermaterialbasis können stufenartig als Tandem-, Tripelzellen oder Mehrfach-Stapelzellen aufgebaut werden und nutzen dadurch ein breiteres Licht-Frequenzspektrum.

Die großflächige Produktion solcher Zellen ist jedoch sehr kostenintensiv. Es wurde daher der Ansatz gewählt, das einfallende Sonnenlicht auf eine sehr kleine Fläche von z.B. unter 1 mm2 zu konzentrieren. Nur für diese kleine Fläche ist dann eine Solarzelle notwendig. Der Materialeinsatz kann dann bei unter 1 % gegenüber dem flächigen Einsatz solcher Zellen liegen. Durch die Konzentration lässt sich die hohe Lichtausbeute von Hochleistungs-PV-Zellen von z.Zt. über 39 % nutzen. Da nur die Verbindung mehrerer Solar-Einheiten einen wirtschaftlichen Einsatz eines solchen PV-Systems ermöglicht, werden diese vorzugsweise zu einem PV-Konzentratormodul zusammengefasst.

Die bisher eingesetzten Systeme arbeiten überwiegend mit relativ großen Fresnellinsen mit einer relativ großen Brennweite, was zu einer erheblichen Stärke der Module führt. Deren Kombination zu leistungsfähigen Einheiten (Solarkraftwerken) führt zu einem sehr großen Gewicht (z.T. mehr als 1 t Gewicht pro Kilowatt), so dass die Anforderungen an die Statik eines Nachführsystems, mit dem die PV-Module dem Sonnenlicht nachgeführt werden, aufgrund z.B. der Windkräfte beträchtlich sind. Wegen des hohen Aufwands konnten daher die bekannten Konzentratorsysteme trotz des hohen Wachstums der photovoltaischen Stromerzeugung keine Verbreitung finden.

Zwar wurden in den letzten Jahren auch Konzentratorsysteme mit kleinflächigen Optiken vorgestellt, die ebenfalls z.T. eine mehr als 500-fache Konzentration des Sonnenlichts ermöglichten. In diesem Fall sind jedoch sehr viele Zellen notwendig (z. B. ca. 1.5 Millionen Zellen für 500 kW Leistung bei 30% „Leistung" der Solarzellen), um ein wirtschaftlich arbeitendes

Solarkraftwerk zu erstellen. Problematisch ist bisher die Abführung hoher Wärmekonzentrationen nach außen sowie der Schutz der empfindlichen Solarzellen vor Umwelteinflüssen, insbesondere eindringender Feuchtigkeit und Gase.

Nicht gelöst ist die Testmöglichkeit eines PV-Konzentratormoduls vor seiner Montage sowie der Test des fertigen Moduls hinsichtlich Wirkungsgrad und

technischer Parameter. übliche Testvorrichtungen können nicht eingesetzt werden, da zum Testen eines PV-Konzentratormoduls das Licht unter standardisierten Bedingungen (entsprechend dem Einfallswinkel des Sonnenlichts) auf das zu testende Modul auftreffen muss. Nur durch solche Tests können die Leistungsparameter eines Konzentratormoduls mit denen anderer Solarmodule verglichen werden. Solche Testvorrichtungen für Konzentratormodule mit einer Vielzahl von Solarzellen sind zur Zeit nicht bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur

Qualitätssicherung für ein PV-Konzentratormodul und insbesondere eine Möglichkeit zum Testen des Wirkungsgrades und/oder anderer technischer Parameter eines PV-Konzentratormoduls vor der Endmontage und/oder nach der Endmontage zum Testen des fertigen Moduls zu schaffen. Es gilt auch, ein Testverfahren zum Testen bzw. in Herstellverfahren zum Herstellen eines PV-Konzentratormoduls bereitzustellen, so dass ein PV-Konzentrator einfach zu testen bzw. mit einer zuverlässigen Qualität herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Testvorrichtung für ein PV- Konzentratormodul mit den Merkmalen des hier beigefügten Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Testvorrichtung und ein Testverfahren für ein PV-Konzentratormodul sind jeweils Gegenstand eines Nebenanspruchs.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Testvorrichtung für ein PV-Konzentratormodul mit einem oder mehreren der folgenden Elemente versehen: einer Positionierungseinrichtung, die eine

Gleichstrom (DC)-Lichtquelle und/oder mindestens eine Positionierungsmarke aufweisen kann, einem Lichtleiter, insbesondere Quarzstab, einer mit der

Gleichstrom (DC)-Lichtquelle und dem Quarzstab koaxial leuchtende Blitzlampe, vorteilhafterweise mit einer Bestrahlungsstärke um 1 kW/m ² , und/oder einer Linse, wie z. B. Fresnellinse, mit einer Lichtaustrittsfläche, die größer oder gleich einer Lichteintrittsfläche eines zu testenden PV- Konzentratormoduls ist, zum Umwandeln des Lichtbündels in ein Bündel aus quasiparallelen Lichtstrahlen. Weiter können ein Graufillter zum Umwandeln des Bündels aus quasiparallelen Lichtstrahlen in ein Bündel aus quasiparallelen Lichtstrahlen mit einer quasigleichmäßigen Flächenverteilung seiner Bestrahlungsstärke, je ein Netzanschluss sowohl für die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle wie auch für die Blitzlampe, eine elektronische Schaltung zum Schalten des zu testenden PV-Konzentratormoduls und/oder ein Messgerät zur Aufnahme von Kennlinien wie z. B. einer Strom-Spannungs- Kennlinie des zu testenden PV-Konzentratormoduls vorgesehen sein. Die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle kann z. B. durch Verwendung von üblichen Positionierungsmarken zur genauen Positionierung des zu testenden PV- Konzentratormoduls mit seiner Lichteintrittsfläche innerhalb der Lichteintrittsfläche der Fresnellinse der Testvorrichtung dienen.

Durch die Verwendung einer Blitzlampe mit einer Bestrahlungsstärke von 1 kW/m ² als eine erste Lichtquelle der erfindungsgemäßen Testvorrichtung ist es möglich, Licht mit dem Spektrum des Sonnenlichts und einer maximalen Bestrahlungsstärke zu erzeugen, die vergleichbar der Bestrahlungsstärke des Sonnenlichts im Sommer während der Mittagszeit bei nicht bewölktem Himmel ist.

Durch die Verwendung einer Blende ist es möglich, ein Bündel aus den von der Blitzlampe kommenden Strahlen zu selektieren, das nirgendwo eine Bestrahlungsstärke aufweist, die sehr stark von der Bestrahlungsstärke der Blitzlampe abhängt.

Durch die Verwendung einer Linse, wie Fesnellinse, ist es bei Positionierung der Blende bzw. der Blitzlampe in etwa in der Brennweite der Fresnellinse auf

ihrer ebenen Seite nicht weit von ihrer optischen Achse möglich, das von der Blende selektierte Bündel aus Lichtstrahlen in ein Bündel aus quasiparallelen Lichtstrahlen zu verwandeln.

Durch die Verwendung eines Graufilters, wie z.B. einer Rasterfolie, ist es möglich, das Bündel aus quasiparallelen Lichtstrahlen in ein Bündel aus quasiparallelen Strahlen zu verwandeln, das eine quasigleichmäßige Flächenverteilung seiner Bestrahlungsstärke aufweist.

Da die Solarzellen die Direktstrahlung des Sonnenlichts verwenden, ist es vorteilhaft sie in einem Testverfahren auch mit Licht mit ähnlichen Eigenschaften wie die der Direktstrahlung, wie z.B. mit Bündeln aus Lichtstrahlen mit dem gleichen Spektrum, ähnlicher Divergenz und ähnlicher Flächenverteilung der Beleuchtungsstärke zu beleuchten.

Durch die Verwendung einer Fresnellinse mit einer Fläche, die gleich groß oder größer als die Lichteintrittsfläche eines zu testenden PV- Konzentratormoduls ist, ist es möglich, die ganze Lichteintrittsfläche des zu testenden PV-Konzentratormoduls mit von der Testvorrichtung kommenden Licht zu beleuchten. So können in einem Testverfahren alle in einem zu testenden PV-Konzentrationsmodul eingesetzten Solarzellen beleuchtet werden, wie dies bei einem Einsatz in einer Solaranlage der Fall wäre. Die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle, wie z.B. eine LED, kann mit der Blitzlampe und der Fresnellinse quasikoaxial und auf der anderen Seite der Blitzlampe als die Fresnellinse mit üblichen Positionierungsmethoden wie z. B. mit Hilfe von Positionierungsmarken positioniert werden. Ein zu testendes PV- Konzentrationsmodul kann mittels der Gleichstrom (DC)-Lichtquelle und/oder mit üblichen Positioniermethoden, wie z. B. mit Hilfe von Positionierungsmarken so angeordnet werden, dass seine Lichteintrittsfläche für eine vollständige Beleuchtung mit von der Blitzlampe der Testvorrichtung kommendem Licht innerhalb der oder genau übereinstimmend mit der Lichtaustrittsfläche der Fresnellinse bzw. der Testvorrichtung angebracht wird.

Vorzugsweise dient ein Quarzstab, der sich zwischen der Gleichstrom (DC)- Lichtquelle und Blitzlampe befindet und koaxial mit diesen angeordnet sein kann, als Lichtleiter für die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle wie z.B. LED, um so das Beleuchtungsfeld dieser Lichtquelle koaxial mit demjenigen der Blitzlampe positionieren zu können. Außerdem ist die Verwendung des Quarzstabs oder eines vergleichbaren Lichtleiters aus hochisolierendem Material wegen der für den Betrieb der Blitzlampe zu verwendenden Hochspannung vorteilhaft. Für die Energieversorgung der Blitzlampe und der Gleichstrom (DC)-Lichtquelle, weist die Testvorrichtung bevorzugt Netzanschlüsse für die Blitzlampe und/oder für die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle auf.

Um Strom-Spannungs-Kennlinien eines zu testenden PV-Konzentratormoduls mittels der erfindungsgemäßen Testvorrichtung messen zu können, kann diese ein Messgerät und eine Anschlusseinrichtung wie z. B. eine elektronische Schaltung zum Anschließen eines zu testenden PV- Konzentratormoduls aufweisen.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Testvorrichtung einen Umlenkspiegel aufweisen, der zwischen der Blende und der Fresnellinse positioniert ist. Durch die Verwendung eines solchen Spiegels kann das von der Blitzlampe kommende Licht umgelenkt werden. Durch die Umlenkung des Lichtes kann man eine größere belichtete Fläche der Fresnellinse erreichen als bei Beleuchtung dieser ohne Umlenkspiegel aus dem gleichen Abstand. Dadurch kann man kleinere und dadurch auch kostensparende Testvorrichtungen realisieren.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Testvorrichtung ein zwischen der Blende und der Fresnellinse oder zwischen der Blende und Umlenkspiegelparallel zur Blende angeordnetes Filter aufweisen. Durch die Verwendung eines solchen Filters kann man die

Beleuchtungsstärke oder das Lichtspektrum des von der Blitzlampe durch die Blende kommenden Lichtes leicht verändern bzw. anpassen, um

unerwünschte Abweichungen der Beleuchtungsstärke oder der Lichtfrequenz des von der Blitzlampe erzeugten Lichtes aufzuheben.

Vorteilhafterweise kann bei der erfindungsgemäßen Testvorrichtung auf der Lichtaustrittsfläche der Fresnellinse eine stoßfeste lichtdurchlässige Scheibe, insbesondere Glasscheibe angebracht werden. Durch die Verwendung eines solchen Filters kann die Fresnellinse bzw. die erfindungsgemäße Testvorrichtung vor Umwelteinflüssen und Zerstörung der Linse durch Stoss geschützt werden, was zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit und der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Testvorrichtung führt.

Vorzugsweise kann die Fresnellinse in der erfindungsgemäßen Testvorrichtung so angeordnet werden, dass die Divergenz des durch die Fresnellinse austretenden Lichtes 0,5° beträgt, was die Divergenz der Direktstrahlung der Sonnenstrahlung entspricht. Da Solarzellen während des Betriebs Direktstrahlung mit einer Divergenz von 0,5° verwenden, ist es in einem Testverfahren vorteilhaft, sie mit Licht mit genau einer Divergenz von 0,5° zu bestrahlen.

Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Testvorrichtung als Messgerät ein

Aufzeichnungsgerät, wie Oszilloskop bzw. ein Oszilloskop mit, z. B. digitalem, Speichermedium aufweisen. Durch die Verwendung eines Oszilloskopes bzw. eines Oszilloskopes mit (digitalem) Speichermedium ist es möglich, eine gemessene Kennlinie wie z. B. die Strom-Spannungs-Kennlinie eines zu testenden PV-Konzentratormoduls mit Hilfe von Papier oder eines digitalen Speichermediums aufzunehmen. So kann man die gemessenen Kennlinien dem getesteten PV-Konzentratormodul zuordnen. Das Arbeiten mit PV- Konzentratormodulen mit bekannten Kennlinien wie z. B. mit bekannten Strom-Spannungs-Kennlinien erhöht die Betriebssicherheit der Solaranlage, in der solche Module eingesetzt werden.

Bei einem erfindungsgemäßen Testverfahren bzw. Herstellverfahren eines

PV-Konzentratormoduls wird eine erfindungsgemäße Testvorrichtung eingesetzt. Dadurch werden de PV-Konzentrationsmodule einer Qualitätskontrolle unterzogen bzw. unter Verwendung einer Qualitätskontrolle hergestellt. So ist es möglich, PV-Konzentratormodule mir einer hohen Qualität und jeweils bekannten Kennlinien zu liefern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV-

Konzentratormodul gemäß einer ersten Ausführungsform (mit Fresnellinse, ohne Umlenkspiegel, ohne Filter und Glasscheibe);

Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV- Konzentratormodul gemäß einer zweiten Ausführungsform (mit

Fresnellinse, ohne Umlenkspiegel, mit Filter und ohne Glasscheibe);

Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV- Konzentratormodul gemäß einer dritten Ausführungsform (mit

Fresnellinse, ohne Umlenkspiegel, ohne Filter und mit Glasscheibe);

Fig. 4 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV- Konzentratormodul gemäß einer vierten Ausführungsform (mit

Fresnellinse, ohne Umlenkspiegel, mit Filter und mit Glasscheibe);

Fig. 5 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV-

Konzentratormodul gemäß einer fünften Ausführungsform (mit Fresnellinse, mit Umlenkspiegel, ohne Filter und ohne

Glasscheibe);

Fig. 6 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV-

Konzentratormodul gemäß einer sechsten Ausführungsform (mit Fresnellinse, mit Umlenkspiegel, mit Filter und ohne Glasscheibe);

Fig. 7 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV-

Konzentratormoduls gemäß einer siebten Ausführungsform (mit Fresnellinse, mit Umlenkspiegel, ohne Filter und mit Glasscheibe); und

Fig. 8 eine Schnittansicht durch eine Testvorrichtung für ein PV-

Konzentratormoduls gemäß einer achten Ausführungsform (mit Fresnellinse, mit Umlenkspiegel, mit Filter und mit Glasscheibe); und

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer aufgenommenen Strom- Spannungs-Kennlinie für ein zu testendes PV-Konzentratormodul.

Bei der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen werden für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist eine Testvorrichtung 1 für ein zu testendes PV-Konzentratormodul 26 dargestellt, wobei eine Gleichstrom (DC) -Lichtquelle 2, ein Quarzstab 6 und eine Blitzlampe 8 aufeinanderfolgend und koaxial angeordnet werden.

Die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle 2 kann eine hoch leuchtende LED 3 sein, die zur Vorpositionierung eines zu testenden PV-Konzentratormoduls 26 dient.

Der Quarzstab 6 dient als Lichtleiter für die LED 3 und wird in dem Ausführungsbeispiel wegen einer für den Betrieb der Blitzlampe 8 vorteilhaften Hochspannung, die 1 kV möglichst nicht überschreiten sollte, verwendet. Die Gleichstrom (DC) -Lichtquelle 2 und die Blitzlampe 8 weisen

jeweils einen Netzanschluss 4 bzw. 10 zur Energieversorgung während des Betriebs auf.

Die Blitzlampe 8 hat in dem Beispiel eine maximale Bestrahlungsstärke von 1 kW/m ² . Die Blitzlampe 8 kann vorzugsweise Lichtpulse erzeugen, deren Dauer bei 50% Bestrahlungsstärke nicht mehr als 1 ms beträgt. Die Bestrahlungsstärke weicht vorzugsweise von Lichtpuls zu Lichtpuls nicht mehr als um 3% von 1 kW/m ² ab. Die Wiederholungsrate der Lichtpulse kann bei 1 Puls in 10 Sekunden oder länger liegen. Das von der Blitzlampe 8 erzeugte Licht weist außerdem ein Spektrum auf, das ähnlich dem Tageslichtspektrum ist. Die oben erwähnten Eigenschaften der Blitzlampe 8 führen dazu, dass die Blitzlampe 8 Licht produziert, das in seinen Eigenschaften sehr ähnlich der Direktstrahlung der Sonnenstrahlung ist.

Da die Solarzellen eines zu testenden PV-Konzentratormoduls im Betrieb aufgrund der Direktstrahlung arbeiten, ist es vorteilhaft sie in einem Testverfahren mit Licht mit sonnenähnlichen Eigenschaften zu bestrahlen. Außerdem ist es sinnvoll, dass die maximale Bestrahlungsstärke des Lichtes, mit dem die Solarzellen in einem Testverfahren bestrahlt werden, immer gleich bleibt, um eine Vergleichsmöglichkeit für die Funktionsweise von Zelle zur Zelle bzw. von PV-Konzentratormodul zu PV-Konzentratormodul zu erhalten.

Wie aus Fig. 1 entnehmbar, ist eine Blende 12 mittels Positionierungsmarken oder dergleichen exakt koaxial mit der Blitzlampe 8 und der Gleichstrom (DC)- Lichtquelle 2 positioniert angeordnet (nicht dargestellt), wodurch ein Bündel aus Lichtstrahlen 14 selektiert wird, das vorzugsweise eine Bestrahlungsstärke aufweisen kann, die sich um nicht mehr als um 20% von der Bestrahlungsstärke der Blitzlampe 8 unterscheidet. Es ist vorteilhaft, ein Bündel aus Lichtstrahlen 14 zu verwenden, das eine möglichst gleichmäßige Bestrahlungsstärke aufweist, um standardisierte Testbedingungen für Solarmodule (z. B.1.000 W/m ² bei 25 ° C, quasiparallel mit einem Winkel von

0,5 Winkelgraden entsprechend dem Einfallswinkel des Sonnenlichts) zu erreichen. Durch standardisierte Tests können die Leistungen eines Konzentratormoduls mit denen anderer Solarmodule verglichen werden.

Mittels Positionierungsmarken oder dergleichen Positionierungstechniken ist eine Optik, hier in Form einer Fresnellinse 16, koaxial mit der Gleichstrom (DC)-Lichtquelle 2, der Blitzlampe 8 und der Blende 12 so positioniert, dass die öffnung der Blende 12 sich auf der optischen Achse der Fresnellinse 16 befindet. In dem Beispiel ist die Blende 12 so um den Brennpunkt der Fresnellinse 16 positioniert, dass die Divergenz eines aus der Fresnellinse 16 austretendes Bündels aus Lichtstrahlen 20 ca. 0,5° beträgt, vergleichbar der Divergenz des auf der Erde eintreffenden Sonnenlichts, mit dem die Solarzellen während des Betriebs arbeiten.

Auf einer Lichtaustrittsfläche 18 der Fresnellinse 16, zwischen der

Fresnellinse 16 und dem zu testenden PV-Konzentratormodul 26, weist die Testvorrichtung 1 ein Graufilter 22 zur Homogenisierung der Bestrahlungsstärke des Bündels aus Lichtstahlen 20 über die Lichtaustrittfläche 18 der Fresnellinse 16 auf. Das Graufilter 22 kann eine Homogenisierung der Bestrahlungsstärke des Bündels aus Lichtstahlen 20 über die Lichtaustrittfläche 18 der Fresnellinse 16 erreichen, deren Schwankungen vorzugsweise innerhalb von 5% liegen (ähnlich wie bei Direktstrahlung). Dieses Graufilter 22 kann in unterschiedlicher Form, z.B. in Form einer Rasterfolie ausgestaltet sein.

Die Lichtaustrittfläche 18 der Fresnellinse 16 ist vorzugsweise genau gleich wie oder größer als eine Lichteintrittsfläche 28 eines zu testenden PV- Konzentratormoduls 26, damit eine vollständige Bestrahlung der Lichteintrittsfläche 28 eines zu testenden PV-Konzentratormoduls 26 mit von der Blitzlampe 8 erzeugtem Licht möglich ist. Um eine vollständige

Bestrahlung zu erreichen, wird ein zu testendes PV-Konzentratormodul vor der Bestrahlung mit von der Blitzlampe 8 erzeugtem Licht zusätzlich mit Hilfe

der Positionierungseinrichtung, die hier die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle 2 und eine oder mehrere Positionierungsmarken (nicht dargestellt) aufweist, in üblicher Weise vorpositioniert werden.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Testvorrichtung 1 einen elektrischen Anschluss 30 zum Anschließen und Auswerten des zu testenden PV- Konzentratormoduls 26 auf.

Weiterhin weist die Testvorrichtung 1 in den dargestellten Ausführungen ein Messgerät 32 auf, das zum Messen von Kennlinien wie z.B. einer Strom- Spannungs-Kennlinie eines zu testenden PV-Konzentratormoduls 26 dient. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Testvorrichtung 1 auch ein Aufzeichnungsgerät, hier in Form eines Oszilloskops 34 bzw. eines Oszilloskops mit digitalem Speichermedium 36 (in Fig. 1 nicht dargestellt) zum Messen und Aufnehmen wenigstens einer Kennlinie wie z. B. der Strom- Spannungs-Kennlinie eines zu testenden PV-Konzentratormoduls 26 auf.

Eine aufgenommene Strom-Spannungs-Kennlinie, wie sie beispielsweise in Fig. 9 gezeigt ist, beschreibt die Abhängigkeit zwischen einem Ausgangsstrom l _out , der von mit Licht mit sonnenähnlichen Qualitäten bestrahlten zu testenden PV-Konzentratormodul 26 geliefert wird und durch einen externen Verbraucherwiderstand R _out fließt, und einer an dem Verbraucherwiderstand R _out anfallenden Ausgangsspannung U _out für veränderliche Verbraucherwiderstandswerte R _out -

Für die Aufnahme einer solchen Strom-Spannungs-Kennlinie werden die Verbraucherwiderstandswerte R _out mittels eines regelbaren Widerstands von 0 ω aufwärts bis zu sehr großen Verbraucherwiderständen variiert. Ein Verbrauchwiderstandswert von 0 ω bedeutet, dass die so aufgenommenen Messpunkte der Strom-Spannungs-Kennlinie für einen Kurzschluss gelten. In diesem Fall fällt keine Spannung am Ausgang des zu testenden PV- Konzentratormoduls 26 an und der Ausgangsstrom U _t entspricht dann dem

von dem zu testenden PV-Konzentratormodul 26 maximal lieferbaren Kurzschlussstrom l _sc -

Der Wert des Verbraucherwiderstands R _ou t wird dann solange erhöht, bis man für den Ausgangsstrom Ut einen etwa 0 A entsprechenden Wert misst. Der entsprechende Wert U _ou t der am Verbraucherwiderstand R _ou t anfallenden Spannung für einen 0 A entsprechenden Strom ist die Leerlaufspannung U _oc des zu testenden PV-Konzentratormodul 26.

Bei der Erhöhung des Verbraucherwiderstandswerts R _ou t anfangend mit 0 ω wird in der Regel zuerst über einen relativ großen Bereich von Verbraucherwiderstandswerten ein konstanter und innerhalb der üblichen Messungenauigkeit dem Wert des Kurzschlussstroms l _sc entsprechender Wert gemessen. Nach dem Durchlaufen eines Punktes mit dem Ausgangsstromwert IMP und Ausgangsspannungswert U _M p bei maximaler Leistung werden dann bei weiterer Erhöhung des Verbrauchwiderstands R _out rasch zu 0 A abfallende Werte des Ausgangsstroms U _t gemessen.

Auf die beschriebene Weise ist es mittels der Testvorrichtung 1 möglich, die genauen Strom-Spannungs-Kennlinien eines zu testenden PV-

Konzentratormoduls 26 vor der Endmontage desselben aufzunehmen, wodurch eine zuverlässige Qualität gesichert werden kann.

Die aufgenommene Strom-Spannungs-Kennlinie zum Anfangszustand lässt sich auch später als Vergleichsreferenz gegenüber der entsprechenden Kennlinie des selben PV-Konzentratormoduls zu einem späteren Zeitpunkt verwenden. Die Abweichungen von den Anfangskennlinien können als Kriterium in der Beurteilung des Betriebszustands eines solchen PV- Konzentratormoduls dienen. So kann genau entschieden werden, ob das Modul weiter sicher und effektiv arbeitet oder ob es ausgetauscht werden muss, was zu einer erhöhten Betriebssicherheit einer mit solchen Modulen arbeitenden Solaranlage führt.

Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung von Strom-Spannungs-Kennlinien von verschiedenen PV-Konzentratormodulen vor der Endmontage,wobei Linie 110 für ein erstes PV-Konzentratormodul mit den Werten l ¹ sc, I ¹ MP, U ¹ _MP und Linie 120 für ein anderes PV-Konzentratormodul mit den Werte P _S c, I ² MP und U ² _M P steht.

Fig. 9 könnte auch die Strom-Spannungs-Kennlinien für ein und das selbe PV- Konzentratormodul 26 zum Anfangszustand (Linie 110) und zu einem späteren Zeitpunkt (Linie 120) zeigen, nachdem das PV-Konzentratormodul 26 eine Zeit im Betrieb war. Diese Linien hätten auch den in Fig. 9 dargestellten Verlauf.

Bei einer in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform ist zwischen der Blende 12 und der Fresnellinse 16 ein Glasfilter 13 angeordnet, das eine Feinjustierung der Beleuchtungsstärke des von der Blitzlampe 8 kommenden Lichtes ermöglicht. Dadurch kann man die Bestrahlungsstärke des Lichtes 20, mit dem die zu testenden PV-Konzentrationsmodule 26 beleuchtet werden, genau einstellen, was zu einer höheren Genauigkeit der Testvorrichtung 1 führt.

Bei einer in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform ist zwischen dem Graufilter 22 und dem zu testenden PV-Konzentratormodul 26 eine auf der Lichteintrittsfläche 28 des zu testenden PV-Konzentratormoduls angebrachte stoßfeste Glasscheibe 25 angebracht, um so die Fresnellinse 16 vor Stößen und Umwelteinflüssen zu schützen, was zu einer erhöhten Betriebsicherheit und Genauigkeit der Testvorrichtung 1 führt.

Eine in Fig. 4 dargestellte vierte Ausführungsform der Testvorrichtung 1 weist sowohl ein Filter 13 wie die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform als auch eine stoßfeste Glasscheibe 25 wie die in der Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsform auf.

Eine in Fig. 5 dargestellte fünfte Ausführungsform der Testvorrichtung 1 weist einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform mit dem Unterschied auf, dass zwischen der Blende 12 und der Fresnellinse 16 ein Umlenkspiegel 15 zum Umlenken des Bündels aus Lichtstrahlen 14 angeordnet ist. In dem Beispiel bildet der Umlenkspiegel einen Winkel von 45° mit der optischen Achse der Fresnellinse 16. Bei der Verwendung des Umlenkspiegels 15 sind die Gleichstrom (DC)-Lichtquelle 2, der Quarzstab 6, die Blitzlampe 8 und die Blende 12 koaxial angeordnet. Die hier auch als Fresnellinse 16 ausgebildete Optik kann senkrecht zu der Blende 12 und koaxial mit dem Graufilter 22 und dem zu testenden PV-Konzentratormodul 26 z. B. mit Hilfe von Positionierungsmarken (hier nicht dargestellt) exakt positioniert angeordnet sein. Die Verwendung des Umlenkspiegels 15 ermöglicht eine kleinere Dimensionierung der Testvorrichtung für ein PV- Konzentratorodul 1 , die zu einer kostengünstigeren Herstellung einer solchen Testvorrichtung 1 führt.

Eine in Fig. 6 dargestellte sechste Ausführungsform der Testvorrichtung 1 weist einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 5 gezeigten fünfte Ausführungsform mit dem Unterschied auf, dass zwischen der Blende 12 und dem Umlenkspiegel 15 das Glasfilter 13 angeordnet ist, das eine

Feinjustierung der Beleuchtungsstärke des von der Blitzlampe 8 kommenden Lichtes ermöglicht. Dadurch kann man die Bestrahlungsstärke oder Frequenz des Lichtes 20, mit dem die zu testenden PV-Konzentrationsmodule 26 beleuchtet werden, genau einstellen, was zu einer höheren Genauigkeit der erfindungsgemäßen Testvorrichtung 1 führt.

Eine in Fig. 7 dargestellte siebte Ausführungsform der Testvorrichtung 1 weist einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform mit dem Unterschied auf, dass zwischen dem Graufilter 22 und dem zu testenden PV- Konzentratormodul 26 eine auf der Lichteintrittsfläche 28 des zu testenden PV-Konzentratormoduls angebrachte stoßfeste Glasscheibe 25 angeordnet ist, um so die Fresnellinse 16 vor Stoß und Umwelteinflüssen zu schützen,

was zu einer erhöhten Betriebsicherheit und Genauigkeit der Testvorrichtung 1 führt.

Eine in Fig. 8 dargestellte achte Ausführungsform der Testvorrichtung 1 weist sowohl einen Filter wie die in Fig. 6 dargestellten sechste Ausführungsform als auch eine stoßfeste Glasscheibe 25 wie die in Fig. 7 dargestellte siebte Ausführungsform auf.

Die Testvorrichtung 1 kann in einem metallischen Gehäuse (nicht dargestellt in den Zeichnungen) angeordnet und untergebracht sein.

Die hier beschriebene Testvorrichtung 1 lässt sich vorteilhafterweise bei einem Herstellverfahren, das genauer in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 033 272.2 beschrieben ist, zum Herstellen von PV- Konzentratormodulen zwecks Qualitätssicherung verwenden. Es wird für nähere Einzelheiten dieser PV-Konzentratormodule 26 ausdrücklich auf diese Patentanmeldung verwiesen.