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Bidirectional Scattering Distribution Function (BSDF)

Jede Materialoberfläche reflektiert einfallendes Licht. Dieser Effekt kann sehr unterschiedlich ausfallen. Dementsprechend können solche Reflexionen auch unterschiedlich stark als störend empfunden werden. Gerade bei Solaranlagen steht dieses Thema immer wieder zur Debatte.

Um bei solchen Diskussionen vergleichbare Zahlen verfügbar zu haben, betreibt das SPF eine Messanlage zur Bestimmung des optischen Streuverhaltens von beliebigen Materialoberflächen.

Dabei wird die sogenannte Bidirectional Scattering Distribution Function (BSDF) bestimmt. Diese liefert zu einem wählbaren definierten Einstrahlwinkel auf die Oberfläche ein dreidimensionales Bild der Reflexionswirkung. Nachfolgend sind drei unterschiedliche Glasproben zu sehen, welche unter identischen Bedingungen derselben Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Oberflächenstruktur, ist auch die Reflexion deutlich unterschiedlich.

Foto BSDF Reflexionen entsprechend der Oberflächenstruktur

Das Glas links ist prismiert, es streut das Licht sehr breit, jedoch ist die Intensität der Reflexion in jedem Betrachtungswinkel sehr schwach.
Das Glas rechts ist klares Floatglas, es streut kaum, wirkt wie ein Spiegel. Die Reflexion ist sehr deutlich, aber nur in einem eng begrenzten Winkel.
Das Glas in der Mitte hat eine matte Oberfläche und zeigt eine mässig starke Reflexion bei mässiger Streuung.

Die BSDF-Messungen an diesen Gläsern ergeben folgende Resultate:
(obere Reihe: in Polarkoordinaten, untere Reihe: dreidimensional; Einstrahlwinkel jeweils 30°)

A) prismiertes Glas, breite Streuung, Peakwert = 18'000 Cd/m²
B) mattes Glas, mittelmässige Streuung, Peakwert = 280'000 Cd/m²
C) klares Glas, kaum Streuung, Peakwert = 950'000 Cd/m²
Abbildung BSDF-Messungen

Der Begriff Bidirectional Scattering Distribution Function (BSDF) steht für Streuung im Allgemeinen. Bei der Messung wird differenziert zwischen Reflexionseffekten (Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF) und Transmissionseffekten (Bidirectional Transmittance Distribution Function, BTDF).
Beides können wir beim SPF anbieten, für Einstrahlwinkel im Bereich von 10 bis 70°.

Es können Proben in der Grösse von 100 x 100 mm bis ca. 2500 x 2000 mm gemessen werden. Bei BRDF-Messungen an transparenten Proben kann optional eine Lichtfalle verwendet werden. Diese eliminiert die Reflexion an der zweiten Grenzschicht, quasi der «inneren» Materialoberfläche. Dies entspricht dann beispielsweise einer Glasscheibe, welche zusammen mit PV-Zellen mittels EVA zu einem Modul laminiert wird.

Abbildung BSDF-Report-Muster

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