Techniklexikon

Füllfaktor einer Solarzelle

Energietechnik, regenerierbare Energiequellen, Mass für die Form der Kennlinie einer Solarzelle. Der Füllfaktor FF = (U_L,I_K)/(U_max I_max) beschreibt anschaulich gesprochen das Verhältnis der Rechteckflächen (U_L, I_K) und (U_max, I_max) in einem Strom-Spannungs-Kennliniendiagramm, wobei U_L die Leerlaufspannung sowie I_K den Kurzschlussstrom der Solarzelle beschreiben, während U_max und I_max diejenigen Werte von Spannung und Strom darstellen, bei denen die Solarzelle ihre maximale Leistung abgibt. Hohe Werte von FF kennzeichnen Solarzellen mit relativ rechteckiger Kennlinie, die sich unterhalb der Leerlaufspannung also annähernd wie eine Stromquelle verhalten. Da FF nur relativ schwach von der Einstrahlung auf die Solarzelle abhängt, lassen sich die maximale Leistung der Zelle sowie ihr Wirkungsgrad bequem aus den leicht messbaren Grössen Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom bestimmen: Die maximale Leistung ist P_max = U_L I_K FF und somit der Wirkungsgrad h = U_L I_K FF/P_L, wobei P_L die einfallende Lichtleistung angibt.

Füllfaktor einer Solarzelle: Illustration des Begriffs des Füllfaktors einer Solarzelle anhand ihres Strom-Spannungs-Diagramms. Die von den Werten von Strom und Spannung bei maximaler Leistungsabgabe (MPP = »maximum power point«) gebildete Rechteckfläche U_L I_K nähert sich um so mehr dem Wert U_max I_max an, je rechteckiger die Form der Kennlinie ist. Im idealen Falle ist eine Kennlinie nach dem Schottky-Modell zu erwarten, während in der Praxis aufgrund von Reihen- und Parallelwiderständen eine rundere Form zu beobachten ist.