Innovationspreis für Solarmodule mit längerer Lebensdauer

Halle - Bei Solarmodulen treten immer wieder Leistungseinbußen auf, die auch zum Komplettausfall führen können. Dr. Volker Naumann vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hat für seine wegweisenden Arbeiten zur frühzeitigen Erkennung von Störungen den diesjährigen DIN-Innovationspreis erhalten.

Wenn Photovoltaik-Module mit kristallinen Siliziumsolarzellen hohen Systemspannungen ausgesetzt sind und in feuchter Umgebung betrieben werden, dann können erhebliche Leistungsabfälle auftreten. Diese Störung wird Potenzial-induzierte Degradation (PID) genannt. Dr. Volker Naumann und sein Team zeigen auf, wie solche PID nicht erst beim Modultest, sondern bereits bei der Zellprüfung erkannt werden können.

Grund für potenzielle Störungen und Modul-Leistungsabfall gefunden

Volker Naumann und seinem Team gelang es, die physikalischen Grundlagen der PID aufzuklären. Untersuchungen auf der Mikrostrukturebene zeigen, dass Kristalldefekte im Silizium Kurzschlüsse (Shunts) erzeugen und diese für PID verantwortlich sind. Diese Kristalldefekte werden als Stapelfehler bezeichnet und haben Längen von nur wenigen Mikrometern und eine Dicke von nur einer Atomlage. Die Kurzschlüsse entstehen durch das Eindringen von Natriumatomen in das Silizium der Photovoltaik-Zelle.

Neues Testgerät findet Auffälligkeiten schon in der Solarzelle

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurde am Fraunhofer CSP gemeinsam mit der Firma Freiberg Instruments ein Testgerät ("PIDcon") entwickelt, das die Anfälligkeit von Solarzellen für diesen Effekt misst. Mit der DIN SPEC 91348 wurde nun erstmals ein Teststandard für die PID-Tests an Silizium-Solarzellen definiert. Das Deutsche Institut für Normung e.V. prämierte die Entwicklung deshalb als überzeugendes Beispiel innovativer Norm- und Standardisierungsprojekte mit dem DIN-Innovationspreis.

Aufwendige Solarmodultests in großen Klimakammern entfallen

Mit "PIDcon" können Solarzellen oder Verkapselungsmaterialien in einer einfachen Prozedur auf die Anfälligkeit für PID getestet werden. Die Herstellung kompletter Solarmodule und deren Test in großen Klimakammern entfallen. Stattdessen ermöglicht das Gerät den PID-Test bereits für einzelne, unverkapselte Solarzellen. Seit 2014 wird "PIDcon" kommerziell angeboten. Mit einem DIN-Standard – der DIN SPEC 91348 – wurde der ursprüngliche Nachteil des Zellentests – es existierte noch keine standardisierte Testprozedur – eliminiert, da das PID-Testverfahren nun erstmals auch auf Basis eines Teststandards für unverkapselte Solarzellen möglich ist.

Quelle: IWR Online