AE Solar und Fraunhofer CSP entwickeln auf Teilverschattungen optimiertes Solarmodul

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.