Teilverschattungen bei Photovoltaik-Anlagen auf Dächern sind nichts Ungewöhnliches. Allerdings stellen sie an die Module besondere Herausforderungen, denn nach Ansicht des Fraunhofer-Center für Silizium Photovoltaik CSP können bereits fünf Prozent Verschattung der Modulfläche zu einem totalen Leistungsverlust führen. Im Zuge des Forschungsprojekts „SegmentPV“, das noch bis September läuft, haben die Fraunhofer-Forscher daher gemeinsam mit dem deutschen Photovoltaik-Hersteller AE Solar ein auf Teilverschattungen optimiertes Solarmodul entwickelt.
Eine ungünstige Verschattung könne zur Überhitzung eines Bereichs eines Solarmoduls führen. Diese Hotspots wiederum beeinträchtigen die Zuverlässigkeit, etwa durch eine verstärkte Alterung der Polymere, die in Verkapselungsmaterialien der Solarzellen eingesetzt werden. Um dies zu verhindern, haben die Forscher gemeinsam mit AE Solar ein modifiziertes Hot-Spot-Freies (HSF)-Modul entwickelt. Dabei sei mit einer Segmentierung des Modul-Layouts und dem Einsatz integrierter Bypass-Dioden ein höherer Energieertrag und eine geringere Hot-Spot-Gefahr gegeben. Gerade auf teilverschatteten Dächern soll das Modul somit die Zuverlässigkeit der Photovoltaik-Anlage gewährleisten, wie es zum Projekt heißt.
Die Forscher des Fraunhofer CSP konzentrierten sich auf die Charakterisierung und Bewertung von Solarzellen und integrierten Dioden. Sie untersuchten dabei verschiedene Technologien wie Perc, Topcon und Heterojunction hinsichtlich des Rückwärtsdurchbruchsverhaltens unter Beleuchtung. Das temperaturabhängige Verhalten der integrierten aktiven und passiven Bypass-Dioden sei ebenfalls geprüft worden, um optimale Bypass-Dioden für den Einsatzzweck zu identifizieren, die möglichst geringe Verluste mit sich bringen und somit auch einer Temperaturentwicklung standhalten sollen. Auf Basis der Ergebnisse der Fraunhofer-Forscher habe AE Solar dann diverse Layouts für die Segmentierung der Modulfläche erstellt sowie neue Moduldesigns entwickelt.
Einige davon seien dann als Prototypen für weitere Untersuchungen gefertigt worden. Sie seien umfassenden Tests unterzogen worden, um die Zuverlässigkeit der Module sicherzustellen. Dazu gehörten dem Fraunhofer CSP zufolge Dauerstresstests mit thermomechanischen Stresszyklen sowie Verschattungstests im Labor. Die ersten Ergebnisse seien positiv, hieß es weiter. Die Untersuchungen zur Langzeitzuverlässigkeit sollen bis zum Projektende abgeschlossen sein. Dann will AE Solar die neue Generation an Hot-Spot-Freien-Module möglichst schnell auf den Markt bringen.
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Auswirkungen teilverschatteter PV-Module sind gleichermaßen hinlänglich bekannt wie in Dachlandschaften mit Antennen, Schornsteinen, Gauben etc. nahezu unvermeidbar. Umso erstaunlicher, dass es Jahrzehnte bis zur Marktdominanz von immer mehr immer größeren und gleicheren Modulen dauerte bis ein anscheinend einziger Hersteller sich endlich mal daran macht, ein Forschungsgrüppchen auf dieses verschaltungstechnisch sicherlich mit überschaubarem Aufwand kompensierbare Phänomen anzusetzen. Wäre toll, wenn neben dem mutmaßlich öffentlich geförderten Forschungspapier auch ein bezahlbares, praxistaugliches ‚Teilschattenmodul‘ für Häuslebauer dabei herauskäme.
Am bewundernswertesten finde ich die Facharbeiter, Techniker und Ingenieure, welche eine -eigentlich einfache- Grund-Idee technisch umsetzbar machten:, nämlich
von der üblichen, weil einfach realisierbaren Reihenschaltung
auf Parallelschaltung bis in kleinste Teil-Elemente gehen zu können !
Natürlch verdient auch der Autor dieses Artikels dafür einen angemessenen Respekt, dass er es super schaffte, Handwerklkiches in Wissenschaftliches um-zu-interpretieren !
Ich dachte AE Solar bietet seit 2016 die Hot Spot Free Technology zum Verkauf an. Diese sollten gleichzeitig mehr Leistung erzeugen als normale Module, weil die einzelnen Zellen bereits mit Bypassdioden ausgestattet wurden.