Der Photovoltaik-Zubau weltweit wächst und wächst. Mit zunehmender Betriebszeit von Solarmodulen werden dabei vermehrt verschiedene Auffälligkeiten und Fehler bei Komponenten entdeckt, die sich durchaus auf Sicherheit, Leistung und Lebensdauer der Photovoltaik-Anlagen auswirken können. Eine solche Auffälligkeit sind Mikrorisse in kristallinen Solarmodulen, die die Performance beeinträchtigen und deren Anzahl durch die Einführung von Elektrolumineszenz-Messungen in Solarparks in den vergangenen Jahren regelrecht explodiert ist. Allerdings fehlte es zunächst an allgemein anerkannten Bewertungsstandards und verbindlichen Kriterien zur Risikobewertung oder zur Prognose der Auswirkungen auf Leistung und Sicherheit. Dies zog oftmals Rechtsstreitigkeiten nach sich.
Das 2022 gestartete Projekt „PV-Riss“ schuf nun eine wissenschaftliche Grundlage für die Schadensprognose aktueller Zell- und Modultechnologien sowie allgemein anerkannte, verbindliche Bewertungsmaßstäbe, die eine international akzeptierte Klassifizierung von Zellrissen ermöglichen, wie es am Mittwoch vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hieß. Die standardisierte Nomenklatur von Zellrissen und anderen Auffälligkeiten soll dazu führen, die Rechtssicherheit für Hersteller, Investoren, Betreiber und Versicherer zu erhöhen.
Der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten am Fraunhofer CSP hätten auf der systematischen Untersuchung, Kategorisierung und Bewertung von Zellrissen sowie deren Auswirkungen unter Labor- und Feldbedingungen gelegen. Die Forscher erstellten einen standardisierter Fehlerkatalog zur Klassifikation von Rissen, primär basierend auf EL-Aufnahmen, untermauert durch Magnetfeldaufnahmen (MFI), sowie Infrarotfotografie (IR) und Leistungsdaten, wie es weiter hieß.
In Laborversuchen mit über 200 Modulen seien Zellrisse gezielt erzeugt und hinsichtlich ihres Verhaltens bei unterschiedlicher Anzahl von Busbars und Rissmustern untersucht worden. Mittels kombinierter thermo-mechanischer Belastungstests und zyklischer Lastprofile untersuchten die Wissenschaftler des Fraunhofer CSP die Entwicklung von Zellrissen sowie deren Einfluss auf Leistungsabfall und potenzielle Sicherheitsrisiken. Dafür sei eigens ein Prüfstand entwickelt worden.
Neben den vor allem für ältere Module relevanten Zellrissen bekamen auch weitere in der Elektrolumineszenz sichtbare Auffälligkeiten zusätzliche Kategorien zugewiesen. Nach Angaben des Fraunhofer CSP handelt es sich dabei unter anderem um Kontaktierungsprobleme, Fehler im Siebdruck, Zelldefekte sowie Degradationsmuster durch Lichtdegradation (LID, LETID), potentialinduzierte Degradation (PID) und UV-induzierte Degradation (UVID).
Das Fraunhofer CSP war federführend an der Entwicklung der VDE SPEC 90031 („Electroluminescence (EL) of Photovoltaic Modules – Terms and Classification”) beteiligt, die eine einheitliche Nomenklatur für Elektrolumineszenz-Bilder schafft und internationale Normungsprozesse unterstützt. „Zellrisse sind kein neues Phänomen, aber ihre Bewertung war bislang von Unsicherheit geprägt. Mit der VDE SPEC 90031 liefern wir erstmals eine wissenschaftlich fundierte, reproduzierbare Methodik zur Klassifikation und Bewertung – ein entscheidender Schritt für die Qualitätssicherung moderner PV-Systeme“, erklärte Bengt Jäckel, Projektleiter am Fraunhofer CSP. „Dies reduziert Unsicherheiten bei Gewährleistungsfragen, verbessert die Kommunikation zwischen Herstellern, Gutachtern und Betreibern und unterstützt eine effizientere Betriebsführung von Photovoltaik-Anlagen.“
Neben dem Fraunhofer CSP waren an dem geförderten Forschungsprojekt auch das Forschungszentrum Jülich, die Hochschule Anhalt, die Hanwha Q Cells GmbH, das Ingenieurbüro Kirch, die Arp & Kleiss GmbH, die Sunset Energietechnik GmbH und die Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (DKE) beteiligt.
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