PV-Module für Extreme Klimazonen

• Grundlegende Untersuchungen zu Zementationsprozessen in Wüstenregionen (Katar)
  

Mithilfe mikrostruktureller Untersuchungen von verstaubten Gläsern aus Outdoor-Experimenten in Katar konnte die Ursache für die starke Anhaftung von Staub aufgeklärt werden. Wichtig hierfür sind Zementationsprozesse, welche insbesondere bei Einfluss von Feuchte/Betauung stattfinden. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde ein Prüfaufbau entwickelt, welcher Verstaubungsprozesse von Solarmodulen realitätsnah abbilden kann.

Weitere Informationen zum Thema Soiling von PV-Modulen

• Ermüdungsanalyse von Solarzellenverbindern für verschiedene Standorte

Das Fraunhofer CSP verbindet Klimadatenanalysen mit Simulationen an virtuellen Prototypen, um den Fortschritt der Ermüdung von duktilen Materialien, wie dem Kupferkern von Solarzellenverbindern zu beschreiben. Des Weiteren wurde ein Prüfaufbau entwickelt, der es erlaubt Lebensdaueranalysen von Solarzellenbindern im Modullaminat schnell und mit geringem Aufwand durchzuführen.

• mikrostrukturelle Untersuchungen der Abrasion von Anti-Reflexbeschichtungen aufgrund von Reinigungsprozessen
  

Um Auswirkungen von Reinigungsprozessen auf Anti-Reflexbeschichtungen zu bewerten, wurden Oberflächen nach beschleunigten Reinigungs- und Abriebtests (Kooperation mit PI Berlin) auf mikrostruktureller Ebene untersucht. Hierfür wurden am Fraunhofer CSP die Methoden der optischen Mikroskopie und die Rasterelektronenmikroskopie (REM) verwendet. Die Ergebnisse zeigen die Wechselbeziehung zwischen mikrostrukturellen Veränderungen der Glasoberflächen und makroskopischen Reflexionsmessungen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Abriebtests die Schadensbilder der Reinigungsversuche bei deutlich geringerer Anzahl von Testzyklen abbilden können.

• Untersuchungen zu licht-induzierter Degradation (LID) von Solarzellen und -modulen

Unter Beleuchtung kann die Effizienz von Solarzellen und Modulen um bis zu 20%rel. einbrechen. Besonders auffällig ist dies in Wüstenregionen, weil der Prozess durch hohe Temperaturen und Einstrahlung beschleunigt wird. Am Fraunhofer CSP werden die Ursachen für LID-Mechanismen erforscht und Modelle entwickelt, welche die Degradation und Regeneration quantifizieren. Begleitet werden die Untersuchungen durch Geräteentwicklungen, die Degradations-Schnelltests unter kontrollierten Bedingungen und eine Bewertung des Regenerationspotentials ermöglichen.

• Ausschalten der licht-induzierten Degradation (LID) von Solarzellen und -modulen

Auf Basis der Ursachenforschung wurde ein für die Massenfertigung taugliches innovatives Verfahren entwickelten, womit die licht-induzierte Degradation verhindert werden kann. Mithilfe von spezifischen Kinetikmodellen für einzelne LID-Typen lassen sich Vorhersagen über die nötigen Parameterräume des Stabilisierungsprozesses treffen. Zusammen mit Industriepartnern soll ein Prototyp entwickelt werden, welcher Einsatz in der aktuellen Solarzellenproduktion findet. Damit soll eine langfristige Ertragsstabilität von Modulen auch unter extremen klimatischen Bedingungen gewährleistet werden.

• Methoden zur Bewertung der Zuverlässigkeit von PV-Modulen und deren Komponenten (Fidelitas)

Das Fraunhofer CSP setzt seinen Schwerpunkt innerhalb dieses Projekts auf die Analyse von Defekten und Degradationserscheinungen von PV-Modulen. Insbesondere die Verstaubung von PV-Modulen in Wüstenregionen ist dabei ein Schwerpunkt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Degradation von Kunststoffkomponenten und die Auswirkung auf Komponenten wie Solarzellen und Solarzellenverbinder. Daraus sollen Randbedingungen definiert werden, PV-Module hinsichtlich der Anforderungen in Wüstenregionen spezifisch anzupassen.
Das Projekt wird gefördert durch das BMWi - Förderkennzeichen 0325735C.

• Erforschung neuartiger  Verkapselungsmaterialien für gebäudeintegrierte Photovoltaikmodule in extremen Klimazonen (PV Extrem)

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von speziellen Verkapselungsmaterialien für die Anwendung in Gebäuden. Schwerpunkt des Fraunhofer CSP innerhalb dieses Projektes ist die Definition von erweiterten Prüfabläufen für die Anforderungen in extremen Klimazonen.
Das Projekt wird gefördert durch das Land Sachsen-Anhalt – Förderkennzeichen 1604/00009.

• Defektanalyse und Lebensdauermodellierung an Solarmodulen (LAURA)

Innerhalb dieses Projektes beschäftigt sich das Fraunhofer CSP mit der Lebensdaueranalyse von Solarzellenverbindern. Ziel ist es, ein simulationsgestütztes Modell zu entwickeln, welches Ermüdungsanalysen für verschiedene Klimazonen erlaubt. Des Weiteren wird eine Prüfmethode entwickelt, solche Analysen auch experimentell durchzuführen und z.B. als Qualitätssicherungsprüfung einzusetzen  .
Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen “F&E PV” Projekt “LAURA” (Kennzeichen: 0325716B).

• Institut de Recherche en Energie Solaire et Energies Nouvelles IRESEN Green Energy Park, Marokko
  
• Qatar Environment & Energy Research Institute QEERI, Katar
  
• Solar Energy Research Institute of Singapore SERIS