Neues Verfahren zur Riss-Untersuchung bei Solarzellen

© Foto Fraunhofer CSP

Elektrolumineszenz-Aufnahme eines Solarmodules mit vorhandenen Rissen

Solarmodule auf Dächern oder Feldern müssen Belastungen und Umwelteinflüsse wie  Wind- und Schneelasten aushalten. Dabei kann es zu Schäden kommen. Untersuchungen haben gezeigt, dass vor allem Risse in Solarzellen in der alltäglichen Praxis ein häufig auftretendes Problem sind. Sie beeinträchtigen die Modulleistung und können im schlimmsten Fall zu Kurzschlüssen führen. Am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP wurde nun ein Verfahren entwickelt, mit dem die Rissentstehung während der Belastung und unter definierten Randbedingungen untersucht werden kann.

Das neuartige Verfahren zur systematischen Untersuchung von Rissen in verkapselten Solarzellen wurde im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes im Rahmen des Spitzenclusters »Solarvalley Mitteldeutschland« am Fraunhofer CSP von dem Nachwuchswissenschaftler Dr. Martin Sander entwickelt.  Bei seinem Verfahren werden Solarzellen im Modullaminat unter definierten Randbedingungen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Dazu wurde eine Universalprüfmaschine mit 4-Punkt-Biegeeinrichtung mit einer Elektrolumineszenz-Kamera (EL-Kamera) kombiniert und ein automatischer Versuchsablauf programmiert. Die Belastung wird schrittweise erhöht. Bei jedem Lastschritt wird eine EL-Aufnahme erzeugt, sodass am Ende des Versuchs Risse exakt der Belastung zugeordnet werden können, bei der sie entstanden sind. Mit Hilfe von Ergebnissen aus einer Finite-Elemente-Simulation kann jeder Rissentstehung eine Bruchspannung zugeordnet werden. Damit ist es möglich zukünftige Modulaufbauten mit neuartigen Solarzellen, Gläsern oder Verkapselungsmaterialien unter definierten Laborbedingungen zu analysieren und die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung unter einer mechanischen Belastung vorherzusagen.