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Nicht zuletzt durch die anhaltende Energiekrise ist die Nachfrage nach Photovoltaik-Anlagen in den letzten Jahren sowohl für Privathaushalte als auch für Unternehmen stark gestiegen. Mit der steigenden Anzahl an Photovoltaik-Anlagen steigt jedoch auch deren Wartungsbedarf, weshalb auch die Nachfrage nach effizienteren Wartungsmöglichkeiten wächst. Defekte Photovoltaik-Module lassen sich häufig anhand ihrer Wärmesignatur erkennen, was die Kontrolle mittels Wärmebild-Kamera montiert an einer Drohne ermöglicht. Die Aufnahmen können anschließend mittels Machine Learning überprüft und Anomalien erkannt werden. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, einen solchen Prozess zur Erkennung von Anomalien in einem durchgängigen Prozess in der Azure Cloud zu entwickeln. Der Prozess soll dabei weitgehend nach dem Prinzip einer Microservice-Architektur umgesetzt werden und wo möglich serverlose Azure-Komponenten verwenden. Dadurch können die Vorteile von Microservices und Serverless-Computing genutzt werden, wie zum Beispiel die von Azure übernommene Verwaltung der Hardware. Der Prozess teilt sich grundsätzlich in die Teile Datenerfassung, Bildvorbereitung, Erkennung und Berichtgenerierung. Der Fokus der Arbeit richtet sich vor allem auf die Teile Bildvorbereitung und Erkennung. So werden die Drohnenaufnahmen zuerst zu einem sogenannten Orthophoto zusammengefügt und in gleich große Patches zerteilt, auf welchen anschließend die Anomalien erkannt werden. Zuletzt werden die erkannten Anomalien auf dem Orthophoto visuell markiert. Das Ergebnis ist ein komplett automatisierter Prozess, welcher nach dem Start kein Eingreifen durch die Nutzerin/den Nutzer mehr benötigt. Die Umsetzung erfolgte hauptsächlich unter Verwendung von Azure Functions, Azure Logic Apps und Azure Web Apps. Dabei wurde größtenteils der Microservice-Ansatz verfolgt, aufgrund der Verwendung mehrerer Azure Functions musste jedoch teilweise davon abgewichen werden. Es wurde gezeigt, dass der Entwurf und die Umsetzung eines automatisierten Prozesses zur Erkennung von Fehlern an Photovoltaik-Modulen in der Azure Cloud durchführbar ist. Not least due to the ongoing energy crisis, the demand for photovoltaic systems has risen sharply in recent years for both private households and companies. However, as the number of photovoltaic systems increases, so does their need for maintenance, which is why the demand for more efficient maintenance options is also growing. Defective photovoltaic modules can often be detected by their heat signature, which enables inspection using a thermal imaging camera mounted on a drone. The images can then be reviewed, and anomalies detected using machine learning. The goal of this work was therefore to develop such a process for detecting anomalies in an end-to-end process in the Azure Cloud. The process is to be implemented largely according to the principle of a microservice architecture and use serverless Azure components where possible. This allows the advantages of microservices and serverless computing to be utilized, such as hardware management being handled by Azure. The process is basically divided into the parts of data acquisition, image preparation, recognition, and report generation. The focus of the work is mainly on the image preparation and recognition parts. First, the drone images are combined into a so-called orthophoto and divided into patches of equal size, on which the anomalies are subsequently detected. Finally, the detected anomalies are visually marked on the orthophoto. The result is a completely automated process, which does not require any intervention by the user once it is started. The implementation was mainly done using Azure Functions, Azure Logic Apps and Azure Web Apps. For the most part, the microservice approach was followed, but due to the use of several Azure Functions, it was necessary to deviate from this approach in some cases. It was shown that the design and implementation of an automated process for detecting faults in photovoltaic modules is feasible in the Azure Cloud. Verfasser: Kevin Kazianschütz Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Masterarbeit FH JOANNEUM 2023

Die Anzahl an Photovoltaik-Anlagen und Wärmepumpen wird in den nächsten Jahren deutlich ansteigen. Folglich wird die Überwachung der von diesen Anlagen produzierten und verbrauchten Leistungen immer wichtiger. Messfehler können jedoch die Datenqualität deutlich verschlechtern. In dieser Diplomarbeit werden Methoden, basierend auf physikalischen Modellen, entwickelt, um diese Messfehler mittels eines selbst entwickelten Python-Programms zu finden und durch berechnete Leistungswerte zu ersetzen. Die gemessenen Leistungswerte werden verwendet, um die Nennleistung und Ausrichtung der Anlagen abschätzen zu können. Für die benötigten Strahlungs- und Wetterdaten werden Online-Datenbanken genutzt. Bei den Wärmepumpen wird bei fehlenden Messwerten ein für den betrachteten Tag typisches Lastprofil, je nach Außentemperatur, verwendet. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die verbesserten Daten auf einer Homepage für die Besitzer_innen der Anlagen bereitzustellen. Die Auswertungen zeigen, dass die Berechnungen der Leistungswerte für die Photovoltaik-Anlagen, nach dem Analysieren, Anpassen und Verbessern des Photovoltaik-Modells, gute Approximationen sind. Ein Vergleich zwischen berechneten und richtig gemessenen Leistungswerten ergab jedoch vereinzelt größere Abweichungen aufgrund einiger Unsicherheiten. Zu diesen Unsicherheiten zählen vor allem, dass die Strahlungsdaten nicht direkt vor Ort gemessen werden. Zudem sind die Modulnennleistungen und Ausrichtungen nur geschätzte Werte und eine Betrachtung von Schattenverlusten ist aufgrund fehlender Informationen nicht möglich. Die Analyse der Lastprofile der Wärmepumpen ergibt, dass nur die Außentemperatur einen wesentlichen Einfluss auf die verbrauchte Leistung hat. Je mehr Messdaten von einer Wärmepumpe in den betrachteten Außentemperaturbereichen vorliegen, desto besser kann ein typisches Lastprofil gefunden werden., In order to cope with the climate crisis, the number of photovoltaic plants and heat pumps will increase in the coming years. Consequently, the surveillance of their energetic services is becoming increasingly important. A major problem are measurement errors because they are associated with reduced data quality. This diploma thesis is dedicated to the usage of methods, based on physical models, to find these errors. Furthermore, the errors were replaced by power values calculated with a self developed python-programm. The nominal power and orientation of the photovoltaic plants are estimated by the measured power values and online databases are used for radiation and weather data. In addition, missing heat pump power values were replaced by a typical load profile based on outside temperatures. The aim of this work is, to provide improved data for the photovoltaic and heat pump owners. The results have shown that the power value calculations for the photovoltaic plants are successful, after the photovoltaic-model was analyzed, adapted and improved. A comparison of the calculated and correctly measured power values, revealed that occasionally large deviations occurred due to some insecurities. One major problem is that the radiation data could not be measured on site and the nominal power and orientation of the photovoltaic plants are estimated values. Additionally, shadow losses can not be considered because of a lack of local information. Analysis of heat pump load profiles showed, that the power consumption strongly depends on the outside temperature. More heat pump measured values concerning the different outside temperature ranges led to an improved load profile.

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem Thema ein nachhaltiges, ökologisches und ökonomisches Hotel in Antalya zu entwerfen. Das Klima in Antalya tritt im Allgemeinen in das mediterrane Klima ein. Die Sommer sind heiß und trocken, die Winter regnerisch und stürmisch. Da Antalya eine Touristenstadt ist, gibt es hier Unmengen an Hotels, die vorwiegend für Großfamilien mit Kindern sind. Dieser Entwurf ist anders als die „herkömmlichen“ Hotelprojekte, die es in Antalya schon gibt. Das Ziel des Entwurfes ist ein Treibhaus- und/oder Gewächshaushotel mit all seinen nachhaltigen Nutzen entlang der Küste zu schaffen. Neben der nachhaltigen Gebäudestruktur des Öko-Hotels werden viele energiesparenden Maßnahmen eingesetzt. Im Fokus stehen hierbei die Verwendung von natürlichen Baumaterialien in monolithischer Bauweise, unterirdische monolithische Betonzisterne für Trink- oder Nutzwasser zur Bewässerung des Innengartens und ebenso eine Meerwassersolaranlage, die als zusätzliches Trinkwasser fungieren soll. Durch Gebäudeintegrierte Photovoltaik-Module (GiPV) an der Fassade und auf dem Dach des Atriums wird die Sonnenenergie genutzt und in Strom zur Erwärmung des Duschwassers umgewandelt. Ein Gebäude, dass nicht nur nimmt, sondern auch gibt! Gegen die Monotonie im Alltag soll das Öko-Hotel eine abwechslungsreiche und beruhigende Entspannung fördern. Als therapeutische Zwecke wird die Thalasso- und Kneipp-Therapie angewendet. Thalasso ist einfach eine Heilbehandlung am und mit dem Meer, aber mit allem, was dazugehört: Wasser, Algen, Schlick, Wind, Salz und frischer, daher schadstoff- und pollenfreier Meeresluft. Einzigartige, heilende Kräfte für Körper und Seele!, This diploma thesis describes the idea of designing a sustainable, ecological and economical hotel in Antalya. The climate in Antalya generally enters the Mediterranean climate. Summers are hot and dry, winters are rainy and stormy. Antalya is a tourist city, there are tons of hotels here, which are mainly for large families with children. This design is different from the „conventional“ hotel projects that already exist in Antalya. The aim of the design is to create a greenhouse and/or glasshouse hotel with all its sustainable benefits along the coast. In addition to the sustainable building structure of the eco hotel, many energy-saving measures are used. The focus here is on the use of natural building materials in monolithic construction, underground monolithic concrete cisterns for drinking water or water for other purposes to irrigate the inner garden and also a seawater solar system, which is intended to serve as additional drinking water. Building-integrated photovoltaic modules (BiPV) on the facade and on the roof of the atrium use solar energy and convert it into electricity to heat the shower water. A building that not only takes, but also gives! Against the monotony of everyday life, the eco-hotel is intended to promote varied and soothing relaxation. Thalasso and Kneipp therapy are used for therapeutic purposes. Thalasso is simply a healing treatment by and with the sea, but with everything that goes with it: water, algae, mud, wind, salt and fresh sea air, which is therefore free of pollutants and pollen. Unique, healing powers for body and soul!

Der fortschreitende Klimawandel führt aufgrund der immer höheren Treibhausgasemissionen zu unfreiwilligen gesundheits- und lebensbedrohenden Veränderungen im täglichen Leben. Von internationalen Institutionen (IPPC, EU) ist das Problem durchaus erkannt worden. Als Lösung wird neben Energieeinsparung die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien gehandelt. Die Rahmenbedingungen für die Förderung der Erzeugung haben sich von einem Einspeisetarifmodell aufgrund von EU-Vorgaben marktorientiert verändert: Der Bessere bekommt den Zuschlag und nicht der Schnellere. Die rechtliche Rahmenbedingungen für die Installation von Photovoltaik sind in Österreich höchst unterschiedlich geregelt, sowohl Genehmigungsverfahren als auch Landesfördermöglichkeiten sind unterschiedlich strukturiert und kaum vergleichbar ausgeprägt.Die Erreichung des von der österreichischen Legislative im Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz definierten Ausbauzieles für Photovoltaik von 11 TWh/a bis 2030 ist möglich, wenn über die bestehende Denkweise (Gebäude- und Fassadenphotovoltaik) hinaus gedacht wird. Der Einsatz von 20% der Flächen, die der Bodenversiegelung bis 2030 zum Opfer fallen, reichen aus, um zusätzlich zum Potential an Dächern und Fassaden das 11 TWh/a Ziel zu erreichen.Bürgerpartizipation, Erfüllung von Informationsbedürfnissen der Bürger sowie gerechte und öffentliche Behördenverfahren werden die soziale Akzeptanz von Freiflächenphotovoltaik in der Bevölkerung positiv beeinflussen können., Walter Kofler, Masterarbeit Universität Klagenfurt 2022, in englischer Sprache

Die Diplomarbeit soll einen Überblick und Vergleich der raumordnungsrechtlichen Bestimmungen der Bundesländer in Österreich hinsichtlich Photovoltaik-Anlagen geben. Dabei werden auch die kompetenzrechtlichen Aspekte des Energierechtes beleuchtet sowie ein Praxiseinblick anhand von Beispielen aus Niederösterreich unternommen. Darauf aufbauend sollen mögliche Handlungsempfehlungen aus den gewonnenen Erkenntnissen abgeleitet werden., The diploma thesis is intended to provide an overview and comparison oft the spatial planning regulations of the federal states in Austria with regard to photovoltaic systems. The jurisdictional aspects of energy law are also examined an a practical insight is given using examples from Lower Austria. Based on this, possible recommendations for action should be derived from the knowledge gained.

Methodisches Begleitdokument zur Webapplikation "Photovoltaik- und Windflächenrechner", entwickelt vom Reiner Lemoine Institut für Agora Energiewende mit Unterstützung der Reiner Lemoine Stiftung. Die App ist verfügbar unter: https://www.agora-energiewende.de/service/pv-und-windflaechenrechner/ Weitere Informationen und Kontakt: https://reiner-lemoine-institut.de/pv-windflaechenrechner/ Geodaten der Potenzialflächen: https://doi.org/10.5281/zenodo.6728381

In Österreich stehen Photovoltaikanlagen (bildungs)politisch derzeit hoch im Kurs. Als Bundesschule ist die HTL Perg und deren Gebäude mit vorhandenem Flachdach prädestiniert für die Installation einer möglichen PV-Anlage. Ziel dieser Arbeit ist unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen einer Bundesschule die Größenbestimmung, Konzeptionierung und Planung einer PV Anlage inkl. eventueller Erweiterungsmöglichkeiten für die HTL Perg und eine objektive Beurteilung unter ökonomischen (LCC, LCOE, Amortisation) und ökologischen (EPBT, EROI) Aspekten. Geprüft wird dabei schwerpunktmäßig die Wirtschaftlichkeit sowohl im Zuge eines Contractings als auch einer Eigenfinanzierung der Anlage. Bei der fundierten technischen und rechtlichen Aufarbeitung wird darauf geachtet, den jeweils aktuellen Stand abzubilden. Der empirische Teil umfasst vier reale für diese Arbeit anonymisierte Angebote, welche im ersten Schritt objektiviert und im zweiten auf ihre Ökoeffizienz geprüft werden. Die Diplomarbeit dient somit zur Identifizierung der optimalen Umsetzungsstrategie für die Schule. From the education policy perspective, photovoltaic solar power plants have become very popular in Austria recently. Due to its flat roof, the College for Software Engineering (HTL) located in Perg is in fact predestined for the installation of a potential photovoltaic system. The purpose of this diploma thesis is to present a general conception including expansion possibilities and the correct sizing for a possible installation of a photovoltaic system at HTL Perg. The work presented in this thesis comprises an economic analysis (LCC, LCOE, amortisation) as well as an ecological examination (EPBT, EROI) to identify the most eco-efficient option. For this reason, four offers have been objectified, compared and reviewed to finally achieve this goal, yet always considering the latest technical and legal fundamentals. The focus is on the economic validity and includes both, contracting and self-financing. eingereicht von Ing. Werner Schöller Universität Linz, Diplomarbeit, 2020 (VLID)5300563

Die vorliegende Studie untersucht Motive, Barrieren und Erwartungen von Investitionsentscheidungen für Photovoltaik-Anlagen (PV). Betrachtet werden Haushalte mit PV (InvestorInnen) und Haushalte, die sich begründet gegen PV entschieden (Nicht-InvestorInnen). Theoriegrundlage bildet das Photovoltaic Systems Acceptance Model (PVSAM) mit den Motiven Benefits (Financial, Economic, Social, Environmental, Autarchy) und Overall Costs. Dieses wird literaturbasiert um Specific Costs und Technological Interest erweitert. Eine qualitative Interviewstudie (N = 22) exploriert den Beitrag der Erweiterungen zur Erklärung der Investitionsentscheidung, Empfehlungen für Theorieentwicklung und Förderung von PV. Außer dem Social und Economic Benefit erweisen sich alle Motive des PVSAM als wichtig für die Investitionsentscheidung. Teilnehmende betrachten den Financial Benefit nuancierter: InvestorInnen sehen einen hoch ausgeprägten Benefit of Investment, die Erzielung von Einnahmen mit PV. Nicht-InvestorInnen finden den Benefit of Subventions, den Erhalt von Subventionen, niedrig ausgeprägt, jedoch wichtig für die Investitionsentscheidung. InvestorInnen und Nicht-InvestorInnen unterscheiden sich besonders bezüglich Specific Costs (Operation, Information, Installation, Expenses) und Technological Interest: InvestorInnen finden diese Kosten eher gering, Nicht-InvestorInnen hoch und InvestorInnen sind technisch interessierter. Alle Variablen werden unterschieden in ihre subjektive Wichtigkeit (Importance) und wahrgenommene Ausprägung (Perception). So ist allen Teilnehmenden Autarkie durch PV wichtig, deren wahrgenommene Ausprägung ist jedoch niedrig. Auf Grundlage der Ergebnisse wird ein erweitertes PVSAM vorgeschlagen. Um PV zu fördern, könnten leistungsfähige Speicher Autarkie ermöglichen, unabhängige Beratungsstellen Informationskosten verringern und Feedback-Apps den Umweltschutzbeitrag von PV hervorheben.

In Niederspannungsnetzen wird die überwiegende Anzahl regenerativer Energieerzeugungsanlagen mittels leistungselektronischer Systeme an das Stromnetz angeschlossen. Ebenso werden zunehmend Lasten mit leistungselektronischer Netzkopplung ausgeführt, um unter anderem deren Energieeffizienz und Regelbarkeit zu erhöhen und damit das Betriebsverhalten zu verbessern. Hieraus resultiert ein Wandel der frequenz- und zeitabhängigen Netzimpedanz an den Verknüpfungspunkten was wiederum Auswirkungen auf die Systemstabilität hat. Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen dezentralen Erzeugungsanlagen und Niederspannungsnetzen. Hierbei werden sowohl ohmsch-induktive als auch ohmsch-induktiv-kapazitive Netzimpedanzen und damit Netzresonanzen berücksichtigt. Zusätzlich ist der Einsatz aktiver Dämpfungsverfahren in der Regelung des Wechselrichters wesentlicher Untersuchungsgegenstand. Die Arbeit gliedert sich in drei Teile. Der erste Teil beinhaltet die Untersuchung der frequenzabhängigen Netzimpedanz. Hierzu werden Netzimpedanzmessungen in drei öffentlichen Niederspannungsnetzen durchgeführt und ausgewertet. Im zweiten Teil erfolgt die mathematische Modellierung des Wechselrichters einer dezentralen Erzeugungsanlage. Hierzu wird ein modularer Ansatz basierend auf Zustandsraummodellen vorgestellt. Abschließend, im dritten Teil, wird das mathematische Modell des Wechselrichters um das Netz erweitert. Auf dieser Basis wird die Beeinflussung des Wechselrichterverhaltens durch sowohl ohmsch-induktive als auch ohmsch-induktiv-kapazitive Netzimpedanzen analysiert. Most renewable power generation systems in low voltage power systems are connected to the gird by power electronic systems. Furthermore, an increasing number of loads are coupled to the grid via power electronics to increase their power efficiency and controllability. This development leads to changes in frequency and time depending grid impedance and hence challenges power system stability. The objective of this work is the investigation of interactions between distributed energy resources and low voltage power systems. Therefore, resistive-inductive and resistive-inductive-capacitive power including grid resonances are taken into account. Additionally, the impact of different active damping approaches for PI-based current controlled power inverters is a major aspect in these studies. This thesis is structured into three parts. In the first part the frequency depending grid impedance is investigated. Therefore, grid impedance measurements in three public low voltage power grids are carried out. The second part deals with modeling of an inverter based distributed generation system. The model is derived in a modular way based on state-space representation. Subsequently, in the third part, the model of the power inverter is expanded by the impedance of the low voltage power system. With this model the influence of a resistive-inductive and a resistive-inductive-capacitive grid impedance on the control performance of the power inverter is analyzed.

Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine Machbarkeitsstudie einer Hybridsolarzelle mit dem anorganischen Absorber CuInSe2 und den kleinen organischen Molekülen ZnPc und C60. Ähnlich wie bei einer Tandemsolarzelle soll bei diesem Konzept der Absorber CuInSe2 die Sonnenenergie im Infrarotbereich in Strom umwandeln und das Farbstoffmolekül ZnPc im sichtbaren Bereich. Das Fulleren C60 dient als elektronenleitender Halbleiter. Die Wirkung herkömmlicher Behandlungsmethoden von CuInSe2 auf die Hybridsolarzelle, wie das KCN-Ätzen und eine Natrium Eindiffusion, wurde mittels einer Kreuzstudie untersucht. Zu Anfang wurden die chemischen und elektronischen Eigenschaften der unterschiedlich behandelten CuInSe2-Oberflächen mittels Photoelektronenspektroskopie untersucht, wobei eine kupferarme Randschicht mit der Stöchiometrie CuIn3Se5 festgestellt wurde. Auf die CuInSe2-Proben wurden ZnPc- und C60-Schichten aufgetragen und der Ladungstransfer an den hybriden Grenzflächen mittels spektraler und transienter Oberflächenphotospannung untersucht. Hierbei wurde ein erhöhter Elektronentransfer von der CuInSe2-Schicht in die C60-Schicht beobachtet, was auf eine Bandverbiegung an der CuInSe2-Oberfläche zurückgeführt wird. An der CuInSe2/ZnPc- Grenzfläche konnte eine Exzitonentrennung sowie ein verminderter Elektronentransfer in die ZnPc-Schicht festgestellt werden. Die CuIn3Se5-Randschicht zeigte zudem einen starken Einfluss auf den Ladungstransfer an der hybriden Grenzfläche. Die CuInSe2-Proben, in welche Natrium eindiffundiert ist und die keine KCN-Behandlung erhielten, zeigten die vielversprechendsten Eigenschaften. Erste Hybridsolarzellen wurden realisiert, indem nanometerdicke Ag3Mg-Schichten auf Proben der Schichtfolge Glas/Mo/CuInSe2/Organik auf die Organik aufgedampft wurden, um als semi-transparenter Frontkontakt zu fungieren. Als organische Schicht wurde jeweils C60 und ein C60:ZnPc-Blend verwendet. Die Hybridsolarzellen zeigten im Vergleich zu organischen Referenzzellen eine Erhöhung des Kurzschlussstromes um das 15-fache, was auf die Absorption in der CuInSe2-Schicht zurückgeführt werden kann. Die maximale Effizienz betrug 3.0 %. Durch eine Optimierung des Frontkontaktes und der Zellgeometrie sowie der richtigen Auswahl des Akzeptormaterials sind erhebliche Verbesserungen zu erwarten., The present work is a feasibility study of a hybrid solar cell using the inorganic absorber CuInSe2 and the small organic molecules ZnPc and C60. Similar to a tandem solar cell, the absorber CuInSe2 is intended to convert the solar energy in the infrared range into current and the dye molecule ZnPc is used to convert the energy in the visible range. The fullerene C60 serves as an electron-conducting semiconductor. The effect of conventional treatment methods of CuInSe2 on the hybrid solar cell, such as KCN etching and sodium diffusion, was investigated by a cross-study. To begin with, the chemical and electronic properties of the differently treated CuInSe2 surfaces were examined by means of photoelectron spectroscopy, whereas a copper-poor boundary layer with the stoichiometry CuIn3Se5 was determined. ZnPc and C60 layers were deposited onto the CuInSe2 samples and the charge transfer at the hybrid interfaces was investigated by means of spectral and transient surface photovoltage. An increased electron transfer from the CuInSe2 layer into the C60 layer was observed, which is attributed to a band bending on the CuInSe2 surface. An exciton separation and a reduced electron transfer into the ZnPc layer was observed at the CuInSe2/ZnPc interface. The CuIn3Se5 boundary layer also revealed a strong influence on charge transfer at the hybrid interface. The CuInSe2 samples with sodium which were not treated with KCN revealed the most promising properties. First hybrid solar cells were realized by evaporating nanometer-thick Ag3Mg layers onto samples of the layer sequence of glass/Mo/CuInSe2/organics to form a semitransparent front contact. C60 and a blend of C60 and ZnPc were used for the organic layer, respectively. The hybrid solar cells showed a 15-fold increase in the short-circuit current compared to organic reference cells, which can be attributed to the absorption in the CuInSe2 layer. The maximum efficiency was 3.0 %. Optimization of the front contact and the cell geometry as well as the correct selection of the acceptor material is expected to result in a significantly increased efficiency.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Planung eines Pflegeheimes und eines Ärztezentrums. Dieses soll in der Ortschaft Nagycenk (deutsch Großzinkendorf) nahe Sopron in Ungarn geplant werden. Das vorgegebene Grundstück war einst im Besitz der Adelsfamilie Szechenyi. Teile des alten Gutshofes sollen erhalten bleiben und wurden in den Entwurf mit einbezogen. Ebenso werden die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen in Ungarn gefördert, da vorwiegend regionale Firmen für die Ausführung herangezogen werden sollen. Eine vorhandene Ausschreibung wurde für diese Arbeit herangezogen. Im ersten Teil der Arbeit wurden verschiedene Themen in den Bereichen Pflege und Demenz analysiert. Es wird die derzeitige Betreuungssituation in Österreich und die Herausforderung einer Demenzerkrankung bei der Planung eines Pflegeheimes genau erläutert. Hierzu werden einige Referenzprojekte angeführt. Die Gemeinde Nagycenk und das Grundstück werden in der Arbeit beschrieben. Ebenso wurde der Ort durch eine Mikro- und Makroanalyse genauer betrachtet. Anhand der Ausschreibung, der Recherche und einigen Referenzprojekten entstand Schritt für Schritt ein Konzept. Die Entwurfskapitel erklären auch die Fassade, die Konstruktion, den Freiraum und den nachhaltigen Aspekt des Projektes. Wichtig bei der Planung eines Pflegeheimes sind vor allem die funktionalen Abläufe, aber auch eine wohnliche Atmosphäre für die Bewohner zu schaffen. Im Anhang dieser Arbeit sind die Entwurfspläne zu finden. This work deals with the planning of a nursing home and a medical center. This is to be planned in the village of Nagycenk, near Sopron, Hungary. The predetermined plot was once owned by the aristocratic family Szechenyi. Parts of the old manor are to be preserved and were included in the design. In addition, the economic conditions in Hungary are being promoted, as mainly regional companies are to be used for execution. An existing call for tenders was used for this work. In the first part of the work, various topics in the areas of nursing and dementia were analyzed. The current care situation in Austria and the challenge of dementia in the planning of a nursing home are explained in detail. Some reference projects are mentioned. The municipality of Nagycenk and the property are described in the work. The site was also examined in more detail by a micro and macro analysis. Based on the call for tenders, the research and some reference projects, a concept was created step by step. The design chapters also explain the façade, the construction, the space and the sustainable aspect of the project. Important in the planning of a nursing home are mainly the functional processes, but also a homelike atmosphere for the inhabitants to create. The draft plans can be found in the annex to this work. vorgelegt von: Carla Schiller Wien, FH Campus Wien, Masterarb., 2018

International audience; Because of the cloud-induced variability of the solar resource, the growing contributions of photovoltaic plants to the overall power generation challenges the stability of electricity grids. To avoid blackouts, administrations started to define maximum negative ramp rates. Storages can be used to reduce the occurring ramps. Their required capacity, durability, and costs can be optimized by nowcasting systems. Nowcasting systems use the input of upward-facing cameras to predict future irradiances. Previously, many nowcasting systems were developed and validated. However, these validations did not consider aggregation effects, which are present in industrial-sized power plants. In this paper, we present the validation of nowcasted global horizontal irradiance (GHI) and direct normal irradiance maps derived from an example system consisting of 4 all-sky cameras (“WobaS-4cam”). The WobaS-4cam system is operational at 2 solar energy research centers and at a commercial 50-MW solar power plant. Besides its validation on 30 days, the working principle is briefly explained. The forecasting deviations are investigated with a focus on temporal and spatial aggregation effects. The validation found that spatial and temporal aggregations significantly improve forecast accuracies: Spatial aggregation reduces the relative root mean square error (GHI) from 30.9% (considering field sizes of 25 m2) to 23.5% (considering a field size of 4 km2) on a day with variable conditions for 1 minute averages and a lead time of 15 minutes. Over 30 days of validation, a relative root mean square error (GHI) of 20.4% for the next 15 minutes is observed at pixel basis (25 m2). Although the deviations of nowcasting systems strongly depend on the validation period and the specific weather conditions, the WobaS-4cam system is considered to be at least state of the art.

eingereicht von: Alexander Leitl, BSc Universität Linz, Masterarbeit, 2017

33rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition; 2181-2187, Decentralised power generation may lead to an inverse power flow compared to a centralised power supply system. Thus, voltage rises have to be limited at customer level with minimum extra costs during high PV power injection. Therefore, active and reactive power control of PV inverter will become more and more important because the additional grid operator’s and end customers’ investments could be nearly neglected. The decentralised control has to be triggered directly by the line voltage at the PV inverter ensuring an efficient use based on static characteristics, which are defined by the grid operator without the need of additional investment in IT infrastructure. The voltage dependent control of decentralised power generators is not implemented in the open source load flow calculation software Matpower. An elegant solution was found by integrating the dynamic change in active and reactive power directly into the load flow equations. This provides the basis for the techno-economic assessments which will be performed for different low-voltage distribution grid classes in Switzerland, Germany and Austria.

Im Rahmen der Energiestrategie 2050 des Bundes soll die Solarenergie in der Schweiz ausgebaut werden. Solarstrom gilt als umweltfreundlich, da während des Betriebs der Anlagen kaum Schadstoffemissionen anfallen. Ökobilanzen sind ein Instrument, um den Ressourcenverbrauch und die Emissionen nicht nur im Betrieb, sondern entlang des ganzen Lebenswegs von Produkten zu quantifizieren und zu bewerten. Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es Ökobilanzen über aktuelle Unterkonstruktionen und deren Grad an Integration in die Gebäudehülle zu erstellen. Der Lebenszyklus der Solarstromproduktion umfasst dabei sowohl die Herstellung der Anlagenkomponenten als auch den Transport, die Montage, den Betrieb und die Entsorgung der Anlagen. Mit Planungssoftware der verschiedenen Hersteller oder deren Planungsabteilungen wurden Materiallisten der einzelnen Unterkonstruktionen erstellt. In einem ersten Schritt wurden die Umweltauswirkungen der Systeme direkt miteinander verglichen. Für den Vergleich von Strom ab den verschiedenen Anlagen wurden mit Hilfe von einem geografischen Informationssystem für Photovoltaik (PVGIS) die Ertragsberechnungen durchgeführt sowie aus der Zollhandelsstatistik die nötigen Daten zu Transport und Herkunft von Modulen und Laminaten abgerufen. Die Treibhausgasemissionen der bilanzierten Anlagen liegen zwischen 63.7 und 106.0 g CO2-eq. pro kWh Strom. Je höher der Stromertrag auf Grund des Anlagentyps und der Sonneneinstrahlung an einem Standort ist, desto tiefer sind die Umweltauswirkungen des produzierten Stroms. Strom ab den bilanzierten Anlagen auf der multikristallinen Silicium-Technologie verursacht mit durchschnittlich 82.4 g CO2-eq./kWh ein Fünftel weniger Treibhausgasemissionen als der heutige schweizerische Verbrauchermix. Die Höhe der Umweltauswirkungen der Unterkonstruktionen ist sehr unterschiedlich und hauptsächlich von der Menge an verwendetem Aluminium abhängig. Die tiefsten Werte beim direkten Vergleich der Unterkonstruktionen erreichen bei sämtlichen Indikatoren die Mehrheit der vollintegrierten Systeme auf dem Dach. Wird bei der Herstellung der Unterkonstruktionen beim Aluminium ein Recyclinganteil von 80 % verwendet, nimmt die absolute Umweltauswirkung um über zwei Drittel ab. Um die Umweltauswirkungen von Solarenergie möglichst tief zu halten, sind der Standort und die Wahl des Anlagentyps entscheidend. Hersteller von Solaranlagekomponenten können ihre Produkte ökologisch optimieren, indem sie beim Aluminium Recyclingmaterial verwenden und die Menge nach Möglichkeit reduzieren.

Diese Diplomarbeit setzt sich mit dem Thema der Verwendung und Förderung von alternativen Energieversorgungssystemen für Einfamilienhäuser auseinander. Der Begriff Nachhaltigkeit ist im Zusammenhang mit dieser Arbeit sehr wichtig. Daher wird dieser auch im Allgemeinen sowie im Zusammenhang mit der Bauwirtschaft bzw. für Privathaushalte genauer erläutert. Um dem Gedanken der Nachhaltigkeit gerecht zu werden, ist eine Energiegewinnung aus erneuerbarer Energie unumgänglich. Unter Auflistung aller erneuerbaren Energiequellen werden die entsprechenden Vor- bzw. Nachteile im Zusammenhang mit der Energiegewinnung aufgezeigt. Um bei der Errichtung eines Eigenheims die richtigen Entscheidungen im Hinblick auf Klimaaspekte treffen zu können, wird das Aktivitätsfeld „Bauen und Wohnen“ der österreichischen Klimawandelanpassungsstrategie genauer erläutert. Alle Formen der nachhaltigen Energiegewinnung für ein Einfamilienhaus werden detailliert beschrieben und ermöglichen somit eine Vergleichsbasis gegenüber Energiegewinnungssystemen aus fossilen Ressourcen. Es werden alle notwendigen Informationen für die Anschaffung, Planung, Montage und den Betrieb der Anlagen dargestellt. Der augenscheinliche Vergleich unter den alternativen Energiegewinnungssystemen wird durch die Auflistung der Investitions-, Heiz- und Wartungskosten sowie der Amortisationszeit geschaffen. In Zusammenhang mit den Fördermitteln, die vom Bund und den Ländern bereitgestellt werden, kann eine sehr aussagekräftige Empfehlung für das, zum Zeitpunkt dieser Arbeit geltende, günstigste sowie effizienteste alternative Energiesystem gemacht werden. In weiterer Folge wird die Marktentwicklung der letzten Jahre analysiert sowie die entsprechenden Zukunftsprognosen abgegeben. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es somit Überblick über das derzeitige Angebot an alternativen Energiesystemen am Markt, sowie den wichtigsten Entscheidungsfaktoren zu gewähren This thesis deals with the topic of usage and subsidies of alternative energy supply systems for single-family homes. The concept of sustainability is very important in the context of this thesis. The term sustainability is therefore explained in general as well as in relation with the construction industry and private households. To meet the idea of sustainability energy production from renewable energy is indispensable. A list of all renewable sources of energy will show the corresponding advantages and disadvantages associated with energy production. In order to be able to make the right decisions with regard to the climate aspects by building a family home the activity field "Building and Living" of the Austrian Climate Change Adaptation Strategy will be explained particularly. All forms of sustainable energy generation for family homes are described in detail and compared to fossil resources. All necessary information for the acquisition, planning, installation and operation of the different systems are presented. The comparison among the alternative energy production systems is provided by considering the investment, heating and maintenance costs as well as the payback period. In context with the subsidies granted by federal government and the state of Austria a recommendation on the most favorable and efficient alternative energy system at the time of writing this thesis will be given. The market development of recent years as well as corresponding forecasts are analyzed. The aim of this thesis is to provide a good overview of the currently offered alternative energy systems on the market as well as the most important decision-making factors for the right selection. vorgelegt von: Martin Schneider Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Wien, FH Campus Wien, Masterarb., 2017

Die wachsende fluktuierende Einspeisung von erneuerbaren Energien, f��hrt zu Herausforderungen im Energiesystem. Dezentrale Speicher k��nnen die Netze stabilisieren und den Eigenverbrauch von PV-Anlagen erh��hen. Spezielle Tarifmodelle k��nnen finanzielle Anreize f��r Speichersysteme liefern und das Energienetz flexibler betreiben. In dieser Arbeit sollen Tarifmodelle und F��rderungen untersucht werden, um Investitionen wirtschaftlicher t��tigen zu k��nnen. Durch Optimierungsmodelle in Matlab werden verschiedenste Tarifmodelle und Szenarien untersucht und bez��glich der Wirtschaftlichkeit ausgewertet. Die Barwerte und Ergebnisse der Fallstudien zeigen, dass bei Einf��hrung von TOU-, oder RTP-Tarifmodellen, in Kombination mit optimierten PV- und Speichersystemen Wirtschaftlichkeit gegeben ist. Somit k��nnen Speichersysteme in Haushalte bereits, wirtschaftliche Vorteile bringen und in Zukunft durch Verbesserungen der Lebensdauer und Verg��nstigungen der Systeme, bei speziellen Tarifmodellen wirtschaftlich konkurrenzf��hig werden., We are facing increasing challenges in the energy system, which are in consequence of rising fluctuating energy feed of renewables. Decentralized storages are provided to stabilize energy networks and increasing selfconsumption of photovoltaic energy systems. Special tariff plans are able to create financial incentives for storage systems and offer more flexible energy networks. Examinations of tariff models and subsidies take place to provide economically meaningful investments. The method for analyses and evaluations of different tariffs and scenarios is realised with optimization models using Matlab calculations. The net price value (NPV) and results of various case studies are leading to economical improvements due to further implementations of TOU- and RTP-tariffs, combining PV and storage systems. Thus, storage systems in households, are providing ecological benefits, while improvements of lifespan and cost reductions of the systems, with special tariff plans can provide economic competitiveness in the future.

Bei der Installierung der Technologien f��r die Nutzung der Sonnenenergie auf die nutzbare Dachfl��che von Wohngeb��uden stellt sich die Frage ob es wirtschaftlich optimaler ist nur Solarw��rmekollektoren oder Photovoltaikanlagen (PV) einzusetzen, oder doch beide in Kombination und in welchem Ausma�� diese beiden Optionen jeweils am wirtschaftlichsten sind. Von welchen Parametern h��ngen die Ergebnisse ab? In dieser Arbeit wird ein Berechnungsansatz f��r den wirtschaftlich optimalen Einsatz von PV und Solarw��rmekollektoren auf den nutzbaren Dachfl��chen entwickelt. Mit dem eigen entwickelten Modell werden die Fl��chenanteile der Solarw��rmekollektoranlage und der PV-Anlage an der nutzbaren Dachfl��che, bei denen der Profit (wirtschaftliche Ertr��ge minus die Investitions- und Betriebskosten mit Ber��cksichtigung der F��rderungen) maximal ist, ermittelt. Die Ergebnisse werden auch mit denen des bestehenden Modells INVERT\EE-Lab verglichen, in dem bisher keine PV-Anlage ber��cksichtigt wird, um zu sehen welchen Unterschied es macht, wenn die PV explizit gleichzeitig mit Solarthermie modelliert wird. Der Vergleich und die Ergebnisse der Modelle werden am Beispiel der Wohngeb��ude in der Schweiz gemacht. Unter den analysierten ��konomischen Basis-Rahmenbedingungen ist es am wirtschaftlichsten die ganze nutzbare Dachfl��che mit der PV-Anlage und mit einem kleinen oder gar keinem Anteil an der Solarthermie-Anlage auszustatten. Bei Wohngeb��uden mit einer W��rmepumpe oder einer Holzheizung, sowie bei Einfamilienh��usern mit einer ��lheizung ist es wirtschaftlich am optimalsten nur die PV-Anlage zu installieren. Bei Mehrfamilienh��usern mit einer ��lheizung ist es am wirtschaftlichsten neben der PV-Anlage auch einen geringen Anteil (ca.15%) der nutzbaren Dachfl��che mit Solarthermie zu best��cken. Bei Wohngeb��uden mit Gasheizung ist es auch am wirtschaftlichsten einen kleinen Anteil (ca. 25%) an Solarthermie und den restlichen Anteil der nutzbaren Dachfl��che mit PV zu installieren. Am attraktivsten ist die Solarthermie bei Geb��uden mit elektrischen Widerstandsheizungen, wobei dies bei Geb��uden mit gro��er spezifischer Heizw��rme (bezogen auf die nutzbare Dachfl��che) sogar wirtschaftlicher ist als die PV-Anlage. Die Attraktivit��t der Solarthermie steigt mit immer kleiner werdendem Unterschied der Preise (Gas ist teurer als ��l im genutzten Preisszenario) der jeweiligen Energietr��ger im Gegensatz zum Strompreis. Somit ist die Attraktivit��t der Solarthermie am h��chsten bei elektrischen Widerstandsheizungen. Der Vergleich mit dem Modell Invert\EE-Lab zeigt eine unterschiedliche Auswahl des wirtschaftlich optimalen Einsatzes von Solarthermie, der in der Arbeit auch diskutiert wird. Die Verbesserung der Jahresnutzungrade, sowie die Sanierung der Geb��ude machen die Solarthemie gegen��ber der PV-Anlage weniger attraktiv. Auch die erheblichen Kostenreduktionen der Solarthemie-Anlagen bei unver��nderlichen Kosten der PV machen die Solarw��rme nicht wirtschaftlich ��berlegener. Eine Erh��hung des Zinssatzes oder R��ckspeistarifes beg��nstigte die PV-Anlage., When installing the technologies for the utilization of solar energy to the usable roof area of residential buildings, the questions arise: Is it economically better to use only solar thermal collectors or photovoltaic systems (PV)? Or are both in combination optimal - to which extent each of these options in each case? On which parameters are the results depending? In this work a computational approach for the optimal economic use of PV and solar thermal collectors on the roof-top surfaces is developed. By this approach the surface shares of the solar heat collector system and PV system on the roof-top area are determined to the maximum profit point (profit is equal to economic returns minus the investment and operating costs under the consideration of funding). The results are also compared with those of the existing model INVERT\EE-Lab, where previously no PV system is taken into account, to see the difference when the PV is modeled explicitly at the same time with solar thermal systems. The comparison and the outcomes/findings of the models result from the example of the residential buildings in Switzerland. Under the analyzed economic base conditions it is most economical to equip all of the usable roof area with the PV system and with a little or no share with the solar thermal system. For residential buildings with a heat pump or a wood heater, as well as single family houses with oil heating, it is the most economical way to only install the PV system. For multi-family houses with oil heating it is the most economical way to install a small amount (about 15%) of the usable roof area with a solar thermal system next to the PV system. In residential buildings with gas heating it is also the most economical way to install a small share (about 25%) with solar thermal systems and the remaining share of the usable roof area with PV. Solar thermal systems are most economical for buildings with an electric heater. For buildings with large specific thermal heat demand (based on the usable roof area) the solar thermal system is even better than the PV system. The attractiveness of solar thermal systems always increases with decreasing differences in prices of the energy carrier of the installed heater compared to the electricity price. Thus, the attractiveness of solar thermal systems is the highest for electrical heaters. The comparison with the model Invert\EE-Lab shows a different selection of the economically optimal use of solar thermal energy, which is also discussed in this theses. Improving the efficiency of the heater, as well as the renovation of the building makes the solar thermal system less attractive compared to the PV system. The significant cost reductions of the solar thermal systems (at constant cost of PV) do not result in significantly economical attractiveness over PV. An increase in the interest rate or feed-in tariff favors the PV system.

Die 4. Tagung der Reihe „Recht und Finanzierung Erneuerbarer Energien“ an der Leuphana Universität Lüneburg fand am 28.11.2011 zum Thema Photovoltaik statt. Ziel der Tagung war es, den Änderungen des EEG nachzugehen und mit Blick auf die gesammelten Erfahrungen an den bereits bestehenden Anlagen Handlungsmöglichkeiten für zukünftige Aktivitäten aufzuzeigen. 7 Referenten trugen Beiträge mit Aspekten zu den Themen Recht, Versicherung und Finanzierung vor.Die Beiträge gewähren u.a. Einblick in den Markt für Versicherungen, die Eigenkapitalbeschaffung bei Solargenossenschaften und Rechtsfragen zur Finanzierung von Photovoltaikanlagen. Im vorliegenden Sammelband werden die überarbeiteten schriftlichen Fassungen der Beiträge veröffentlicht.

Deutschlands bis dahin größte Photovoltaikanlage (PVA) wurde von 2007 bis 2008 in der Nähe von Leipzig errichtet und schrittweise in Betrieb genommen. Sie befindet sich auf einer militärischen Konversionsfläche. Die PVA ist auf einer Fläche von ca. 120 Hektar mit insgesamt 589000 rahmenlosen CdTe-Modulen von First Solar (Leistung zwischen 65 und 75 W) ausgerüstet, die gesamte Modulfläche liegt bei etwa 40 Hektar. Jeweils 45 Module sind auf einen Tisch montiert und elektrisch zu 5 Strings verschaltet. Die 12440 Tische bestehen aus Aluminium-Profilen mit eingerammten Pfosten. Betriebsergebnisse der PVA Waldpolenz wurden für die Jahre 2008 und 2009 ausgewertet. Der saisonale Verlauf der Erträge folgt den jeweiligen Einstrahlungen. Die Jahreserträge entsprechen den Erträgen von ertragstarken benachbarten PVA mit kristallinen Modulen. Auffallend sind die hohen PR-Werte der PVA (Jahr 2008: 90 %).

Wenngleich die positiven Effekte von Kooperationen bereits in einer Vielzahl von Untersuchungen nachgewiesen werden konnten, erfährt die Frage nach den Determinanten der Neigung von Unternehmen, Kooperationsbeziehungen einzugehen, in der Forschung zu Unternehmenskooperationen bisher nur geringe Aufmerksamkeit. Dabei könnte die Kenntnis der relevanten Einflussfaktoren Aufschluss darüber geben, inwieweit sich unterschiedliche Kooperationsintensitäten in Regionen auf Unterschiede im Unternehmensbesatz zurückführen lassen. Vor diesem Hintergrund untersucht das Diskussionspapier, welche Einflussfaktoren die Anzahl der Kooperationspartner von Unternehmen in der Photovoltaik-Industrie bestimmen. Ausgehend von einem Überblick über die möglichen Effekte der Kooperation von Unternehmen mit Partnern innerhalb und außerhalb der eigenen Region werden Hypothesen über die Zusammenhänge zwischen sowohl unternehmensspezifischen als auch regionsspezifischen Variablen und der Kooperationsneigung von Unternehmen aufgestellt. Diese werden im Rahmen von Regressionsmodellen anhand eines Datensatzes zu 178 deutschen Photovoltaikunternehmen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere große Unternehmen sowie Unternehmen mit hohen absorptiven Fähigkeiten eine Vielzahl an Kooperationsbeziehungen unterhalten. Kooperationen innerhalb der eigenen Region gehen die Unternehmen vor allem dann ein, wenn eine Vielzahl potenzieller Partner am Standort vorhanden ist. Zudem kooperieren Niederlassungen ausländischer Unternehmen besonders häufig mit Partnern aus der Region, in der sie angesiedelt sind. The article examines the determinants of the number of cooperation partners and the share of regional cooperations of firms in the German photovoltaic industry. Based on an overview about possible effects of the cooperation of firms with partners inside and outside their region, we derive hypotheses on the relationship between both firmspecific and region-specific variables and the cooperative behavior of firms. The hypotheses are tested with regression models using a data set of 178 firms of the German photovoltaic industry. The results show that in particular large firms and firms with a high absorptive capacity have significantly more co-operation partners. Furthermore, firms cooperate within their region especially when a large number of potential partners are located in the same region. Regarding foreign-owned firms, the results show that these firms tend to cooperate in particular with partners, inside the region where they are located.

Im Rahmen eines EU-Projektes wurde ein neues hochkonzentrierendes PV-System bis zum Prototyp-Stadium entwickelt, Komponenten erfolgreich getestet und System- und Marktanalysen durchgeführt. Das System kombiniert Parabolspiegel bzw. Heliostate mit großflächigen, modularen III-V Solarzellen, die für 1000-fache Konzentration ausgelegt sind. Mittelfristig werden für die HiConPV-Technologie bei Anlagengrößen um 1 MW Installationskosten von etwa 1 €/W prognostiziert und damit Stromgestehungskosten unter 0,10 €/kWh erwartet.

Unter dem Begriff Energy Harvesting fasst man Techniken zusammen, mit denen die von einem Verbraucher benötigte Energie unmittelbar aus der Umgebung gewonnen und gespeichert wird. Als Quellen kommen z.B. Licht-, Wärme-, Wind- oder Bewegungsenergie in Frage. Es wird ein Überblick über die technologischen Prinzipien und mögliche Anwendungen wie z.B. Sensornetzwerke gegeben.

In einem theoretischen Szenario wurde für eine Solarzelle ein Wirkungsgrad von über 60% vorhergesagt, wenn die heiß erzeugten Elektronen vor ihrer Energierelaxation mit einem energieselektiven Kontakt eingefangen werden könnten. Die bei diesem Szenario getroffene Annahme, dass photoerzeugte heiße Elektronen die Oberfläche eines Absorbermaterials mit großer Wahrscheinlichkeit erreichen, wurde in dieser Arbeit auf der Basis experimenteller Ergebnisse überprüft. Als Absorbermaterial wurde InP:Zn ausgewählt und als transparentes Kontaktmaterial SnO2. An diesem Heterokontakt wurde das Anregungsspektrum des Photostroms bei tiefen Temperaturen oberhalb von 10 K gemessen. Es weist bis etwa 95 K periodische Minima auf, die auf eine erhöhte Rekombinationswahrscheinlichkeit für Elektronen mit bestimmter kinetischer Anfangsenergie zurückzuführen sind. Unterhalb von 35 K entsteht das Minimum bei einer Photonenenergie, bei der das primär erzeugte heiße Elektron durch Emission von LO-Phononen (LO-Kaskade) genau das Leitungsbandminimum erreicht. Hier besteht eine erhöhte Rekombinationswahrscheinlichkeit. Oberhalb von 35 K ergibt sich eine Einsatzenergie für die LO-Kaskade, die bis zu 4,5 meV unterhalb des Leitungsbandminimums liegt. Der bei tiefen Temperaturen erhöhte Photostrom zwischen zwei Minima nimmt bei Erhöhung der Temperatur ab. Photolumineszenzspektren des InP:Zn-Absorbers und des InP:Zn/SnO2-Heterokontaktes zeigen verschiedene strahlende Rekombinationskanäle. Nach der Präparation des Heterokontakts treten zusätzliche Emissionen bei 1,361 eV, 1,335 eV und 1,29 eV Photonenenergie auf. Die zugehörigen Einfangzentren führen zu der Verschiebung der Einsatzenergie für die LO-Phonon-Kaskade mit steigender Temperatur. Unter Verwendung der Monte-Carlo-Methode wurde der Transport der heißen Elektronen unter Berücksichtigung der in Frage kommenden Streuprozesse simuliert. Damit wurde das Auftreten der Minima und die Temperaturabhängigkeit des Anregungsspektrums für den Photostrom qualitativ beschrieben. Die bei tiefen Temperaturen gemessene Erhöhung des Photostroms zwischen zwei Minima kann daraus der kürzeren Laufzeit von nicht-thermisch verteilten Elektronen bis zum Einfang am Kontakt zugeordnet werden. Die Extrapolation der Simulation auf Raumtemperatur ergibt eine nicht- thermische Energieverteilung der Elektronen beim Auftreffen auf den Heterokontakt. Die Simulation erfasst den Energiebereich vom Leitungsbandminimum bis 0,3 eV darüber. Bis zu 48% der in diesem Energieintervall erzeugte Elektronen tragen als heiße Elektronen zum Photostrom am Heterokontakt bei, wenn sie nur 10 nm entfernt vom Kontakt erzeugt werden. Weiter im Innern des InP-Absorbers erzeugte Elektronen erreichen den Heterokontakt mit einer zunehmend thermischen Energieverteilung., A theoretical scenario predicts an efficiency of above 60% for solar cells if the photo-generated hot electrons can be gathered via energy selective contacts before undergoing energy relaxation. The main assumption of this scenario, namely that these photo-generated hot electrons reach the surface of the absorber material with a relevant probability, was tested in this work using experimental results and Monte Carlo technique. P-type InP:Zn was used as absorber and covered with n-type transparent conducting oxide SnO2 as emitter. The photocurrent excitation spectra of this heterocontact were measured at low temperatures above 10 K. Below 95 K periodic dips appeared due to an enhanced recombination probability for electrons with a certain excitation energy. Below 35 K the minima appeared for such photon energies where the initially generated hot electron relaxed exactly down to the minimum of the conduction band via emission of one or more LO phonons (LO cascade). Here, a higher recombination probability prevailed. Above 35 K the extrapolation of the photon energies at the minima led to a threshold for this LO cascade lying in the bandgap down to 4.5 meV below the conduction band minimum. The enhanced photocurrent between two minima at low temperatures diminishes with rising temperatures. The photoluminescence spectra of the InP:Zn absorber and the InP:Zn/SnO2 heterocontact revealed different radiative recombination channels. After the preparation of the heterocontact additional emission lines were found at photon energies of 1.361 eV, 1.335 eV and 1.29 eV. The corresponding recombination centers caused the threshold energy of the LO phonon cascade to shift with increasing temperatures. A Monte Carlo simulation of hot electron dynamics that took all the relevant scattering processes for hot electrons and their respective temperature dependencies into account was developed. It qualitatively reproduced the energy and temperature dependency of the dips in the photocurrent excitation spectra. With this simulation the enhanced photocurrent between two minima could be explained as being due to the shorter collection time for non- thermally distributed electrons that reach the contact. The simulation was extrapolated to room temperature, which revealed a non- thermal energy for the electrons reaching the heterocontact. The simulation covered an energy range up to 0.3 eV above the conduction band minimum. As many as 48% of the electrons generated in this energy interval contributed to the photocurrent as hot electrons if they were generated as close as 10 nm to the contact. Electrons absorbed further in the bulk approached thermal energy distribution.

An industrially applicable low-cost process to produce emitter wrap-through back contact cells was developed. Back contact cells significantly facilitate the interconnection of solar cells to modules. This is a major contribution for reducing the costs of a photovoltaic device.The investigated back contact cells are based on the emitter wrap-through (EWT) concept. Numerous tiny holes connect the front emitter with the contact grid at the cell rear. This electrical interconnection of front and rear side makes it possible to use low-cost silicon with a small life time of the minority carriers.With this development the first process for EWT cells was published, which renounces completely on photolithographical steps and which nevertheless enables high efficiencies.The reliable electrical isolation of p- and n-area at the cell rear is one of the most important steps within the production of an EWT cell. Because of the importance and on account of the enormous simplification induced by the development of a screen printable diffusion barrier, this process step was protected by a patent.The result of three years of research and development is a industrially applicable process for the production process of low-cost back contact solar cells. Solar cells processed within this process with a cell area of 100 cm2 reached an efficiency of 15,8 This is the highest independently confirmed efficiency, which was published so far on EWT cells with screen printed metallization without any photolithographical steps. Two mini-modules of four polycrystalline and four monocrystalline EWT cells confirm the aesthetically appealing appearance of EWT back contact cells.

In the low and medium power range photovoltaics is often a commercially competitive source of electric power. When units requiring small PV-generators are produced in large numbers, the demand for solar cells can be remarkably increased. Following this idea, we carried out 32 projects in cooperation with external partners - most of which were small industrial companies -. In these 32 projects, devices employing a small PV-power supply, PV-system components, and instruments for measuring solar energy system parameters were developed. Product descriptions have been compiled in a catalog. As the work progressed, tools were developed (e. g. a test facility to characterize solar cells and small modules under indoor illumination, computer software to design and simulate small PV-systems). The use of these tools and the expertise are now available for industrial customers. Fundamental investigations and experiments related to photovoltaic system performance have been carried out (e. g. room l ighting analysis, assessment of new, small batteries for use in small PV-power supplies, the optimal orientation and operating voltage of fixed PV-modules, and IV-curve measurements under real operating conditions). Furthermore, the mounting of PV-modules on roof-structures and on light-weight- structures (e. g. tents) and the enhancement of solar irradiance by reflectors on shed-roof constructions have been examined.