Im Qualitätstest durchgefallen

Kategorie: Panorama, 2 / 2013 PVD Mirco Sieg

Modultest: Im Prüfprogramm für Photovoltaikmodule PV+Test von Solarpraxis AG und TÜV Rheinland stoßen die Prüfer auf auf grobe Qualitätsfehler. Normalerweise berichten wir über die Gewinner, dieses Mal über Verlierer.

Im Elektrolumineszenz(EL)-Bild leuchten aktive Zellen bei Bestromung. Dunklere oder schwarze Bereiche zeigen, dass Zellbereiche oder ganze Zellen inaktiv sind. Hier zu sehen sind zwei EL-Bilder: Oben vor der Belastung, die potenzialinduzierte Degradation (PID) simuliert, und unten danach. Fotos: TÜV Rheinland

Wenn die Rückseitenfolie Blasen wirft, ist das nicht nur ein optisches Problem. Oft wird dadurch auch die Isolation der Module beeinträchtigt.

Wenn ein Stecker zerbricht und leitende Teile offen liegen, kann es für den Installateur gefährlich werden. In der Leitung kann eine Spannung von bis zu 1.000 Volt anliegen.

„So heftig sehen wir das selten“, kommentiert Andreas Cox das Ergebnis eines kürzlich durchgeführten Tests auf potenzialinduzierte Degradation, kurz PID. Die Leistung des geprüften Moduls ist während des Tests völlig eingebrochen, von knapp 245 Watt auf nur noch rund 17 Watt Restleistung. „Das ist eigentlich eine Katastrophe“, meint Cox. „Und das Ergebnis ist eindeutig: Das Modul ist nicht PID-resistent.“ Cox ist Prüfingenieur beim TÜV Rheinland. Dort ist er unter anderem für die Prüfung von Solarmodulen und auch für PV+Test verantwortlich. Seit Beginn der ersten Prüfungen im Rahmen von PV+Test im Februar 2011 hat er schon einige Module gesehen, die grobe Mängel aufwiesen, so dass auch die IEC-Anforderungen teilweise nicht erfüllt wurden. Die Qualität von Solarmodulen ist nach Einschätzung von Cox in den letzten Jahren zwar stetig und deutlich besser geworden, „es gibt aber immer noch Fehler, die so nicht akzeptabel sind“.

PV+Test ist eine Bestenliste. Daher werden schlechte Ergebnisse in der Regel nicht veröffentlicht. Trotzdem wollen wir zeigen, was alles schiefgehen kann. Die Hersteller bleiben anonym. Darunter sind durchaus welche, von denen man schlechte Ergebnisse nicht erwarten würde.

Die Untersuchung auf PID-Anfälligkeit wird beim TÜV Rheinland schon länger durchgeführt. In das Prüfprogramm von PV+Test fließt sie allerdings erst ein, seit die Testbedingungen im Jahr 2013 erweitert wurden. Die anderen beiden Module, die bereits nach den neuen Testbedingungen geprüft wurden, haben im gleichen Test nur eine Degradation von 1,6 beziehungsweise 3,8 Prozent aufgewiesen, das dritte Modul degradierte dagegen um mehr als 93 Prozent.

Viele Hersteller werben derzeit mit PID-resistenten Modulen. Wichtig ist dabei laut Cox zum einen, dass man die Aussage nicht nur auf die verwendeten Zellen reduziert. „Auch das Einbettungsmaterial der Zellen ist entscheidend, genauso wie das verwendete Glas, die Rahmenart und weitere konstruktive Merkmale.“ Dies sei wichtig, weil viele Hersteller eventuell in ein und demselben Modultyp unterschiedliche Materialien verwenden, zum Beispiel unterschiedliche EVA-Folien oder Gläser.

„Daher kann man unser Testergebnis auch nicht unbedingt auf den gesamten Modultyp verallgemeinern. Genauso wie man bei einem positiveren Test nicht hätte sagen können: Dieser Modultyp ist PID-resistent.“ Die Aussage, ob ein Modul PID-resistent ist oder nicht, kann man nur für einen bestimmten Modultyp mit genau der beim Test vorliegenden Materialkombination treffen. „Wenn wir beim TÜV eine Bescheinigung für die PID-Freiheit geben, dann sind zum Beispiel genau der Glas- und EVA-Typ festgehalten, für den wir die PID-Freiheit bescheinigen“, sagt Cox. Wenn ein Hersteller mit der PID-Freiheit eines Modultyps wirbt, muss er daher eigentlich auch alle möglichen Materialkombinationen in diesem Modultyp einzeln testen. „Sonst sollte er nicht damit werben“, meint Cox. „Viele tun es aber trotzdem.“

Steckverbinder zerbröselt

Das gleiche Modul, das schon beim PID-Test miserabel abgeschnitten hatte, wies noch einen weiteren eklatanten Fehler auf. Nach dem Feuchte-Wärme-Test, bei dem das Modul zwei Mal für jeweils 1.000 Stunden bei 85 Grad Celsius und 85 Prozent relativer Luftfeuchte in einer Klimakammer eingeschlossen wird, brachen und zerbröselten die Steckverbinder. Davon waren alle vier Stecker der zwei im Feuchte-Wärme-Test untersuchten Module betroffen. Die Kabelverschraubung am oberen Teil des Steckers löste sich praktisch auf, und auch die Haken am männlichen Stecker, die am weiblichen Gegenstück einrasten sollen, brachen teilweise ab.

„Das ist ein sehr ernstes Sicherheitsproblem und widerspricht außerdem der geltenden IEC-Norm. Solche Module dürfen auf keinen Fall mehr installiert werden“, sagt Cox. Besonders wenn schon einige Module in Reihe geschaltet sind, wird es mit solchen Steckverbindern gefährlich. „Bekommt der Installateur Kontakt mit leitenden Teilen im Steckverbinder, kann er einen elektrischen Schlag mit bis zu 1.000 Volt abbekommen. Das ist lebensbedrohlich.“

Früher hat man solche mangelhaften Steckverbinder nach Aussage von Cox häufiger gesehen. Als vor vier oder fünf Jahren die ersten asiatischen Nachbauten von Multi-Contact- oder Tyco-Steckverbindern auf den Markt kamen, hatten die asiatischen Hersteller Schwierigkeiten, die Materialkomposition und die chemische Zusammensetzung der einzelnen Materialien korrekt nachzuahmen. Dann waren verschiedene Additive in dem Material, zum Beispiel Weichmacher, die einfach nicht für diese Anwendung geeignet sind. Die Folge war, dass die Stecker spröde wurden und sich dann durch die Belastung im Feuchte-Wärme-Test auflösten oder zerbröselten. „Aber auch die asiatischen Nachbauten wurden nach und nach robuster“, sagt Prüfer Andreas Cox. „Heutzutage ist das nicht mehr üblich, auch nicht bei chinesischen Modulen, es kommt aber immer mal wieder vor.“

Schlechte Lötung, schlechte Leistung

Bei einem anderen Hersteller trat ebenfalls ein Problem auf, das sich nicht mit der geltenden IEC-Norm vereinbaren lässt. Nach dem Temperaturwechseltest, bei dem ein Testmodul 200 Mal einen Temperaturwechsel zwischen minus 40 und plus 85 Grad Celsius überstehen muss, brach die Leistung um mehr als sechs Prozent ein. Laut IEC-Norm ist nur eine Degradation von höchstens fünf Prozent erlaubt.

„Bei der Überprüfung mittels Elektrolumineszenzaufnahme hat sich herausgestellt, dass es Probleme bei der Kontaktierung der Lötbändchen gab“, sagt Cox. Auch bei dem anderen Testmodul, das in den Temperaturwechseltest geschickt wurde, war dieses Problem zu erkennen. Die Degradation lag hier mit vier Prozent allerdings noch im Rahmen der IEC-Normanforderungen. Trotzdem: Das Fehlerbild deutet laut Cox darauf hin, dass es sich um ein systematisches Problem bei diesem Modultyp handelt. „Ob es aber an einem Verarbeitungsfehler oder an einem Materialfehler oder einer Kombination aus beidem liegt, kann man nicht sagen. Hierzu wären weitergehende Untersuchungen notwendig.“ Bei den Modulen eines anderen Herstellers trat ein weiteres bekanntes Problem auf:

Blasenbildung auf der Modulrückseite nach dem Feuchte-Wärme-Test

„Meist ist hier eine schlechte Vernetzung der EVA-Folie der Grund“, sagt Cox. Eine Leistungsminderung des Moduls sei dadurch nicht unbedingt zu befürchten. „Wir haben dann aber ein visuelles und oft auch ein sicherheitstechnisches Problem, weil durch die Blasenbildung die Isolation des Moduls beeinträchtigt werden kann. Sowohl Blasenbildung als auch Isolationsschwäche können zur Ablehnung einer Modulbauart bei den IEC-Prüfungen führen.“ IEC-Zertifizierung ist ein Muss Als Tipp, was Einkäufer tun können, um derart gravierende Modulfehler im Solarpark zu vermeiden, rät Cox, zum Beispiel auf zusätzliche unabhängige Qualitätsprüfungen zu achten. „Die IEC-Zertifizierung ist natürlich ein Muss“, so Cox. „Sie ist aus meiner Sicht aber längst nicht ausreichend.

Daher gibt es zusätzliche Prüfungen, die über die IEC-Anforderungen hinausgehen und die auch sinnvoll sind.“ Solche Prüfungen seien zwar freiwillig, Hersteller sollten sie aber im eigenen Interesse trotzdem durchführen. Dann könnten sie damit auch werben. „Ein Beispiel ist der PID-Test. Da sollte man als Kunde sichergehen, dass man PID-frei deklarierte Module benutzt.“ Für die Deklaration gibt TÜV Rheinland die genaue Materialkombination an, die getestet wurde. Diese sollten Käufer dann auch beim Hersteller versuchen einzufordern. In jedem Fall gilt, wenn der Hersteller zum Beispiel damit wirbt, dass seine Module PID-frei sind, dann kann man sich als Käufer später auch darauf berufen.

 

Aktuelle Tests und Kontakt Für Modulkäufer

Die vollständige Übersichtstabelle mit allen Testergebnissen und Links zu den entsprechenden Fachartikeln sowie eine ausführliche Erläuterung der Testkriterien finden Sie auf den folgenden Webseiten:
www.pv-magazine.de/modultest

Ansprechpartner für Hersteller
Michaela Fischbach: michaela.fischbach(at)solarpraxis.de
Andreas Cox: cox(at)de.tuv.com

Homepage des Modultests: www.pvtest.de


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