Forscher des deutschen Fraunhofer-Zentrums für Silizium-Photovoltaik (CSP) haben die Auswirkungen verschiedener PV-Reinigungsmittel auf Modulglasoberflächen untersucht und festgestellt, dass bestimmte handelsübliche Reinigungsmittel für Photovoltaik-Module die Antireflexbeschichtung des Glases erheblich beschädigen und den Energieertrag verringern können.
Die Forscher testeten fünf handelsübliche Reinigungsmittel neben reinem deionisiertem (DI) Wasser, das als Referenz diente. Ziel war es, festzustellen, ob chemische Reinigungsmittel, die bei der PV-Wartung verwendet werden, die Antireflexbeschichtung (ARC) beeinträchtigen können, die üblicherweise auf dem Glas von Solarmodulen aufgebracht wird.
„Die getesteten Reiniger sind marktführende Produkte, die auf dem europäischen Markt frei erhältlich sind. Nur einer der Reiniger ist ein Spezialreiniger, während alle anderen als Allzweck-PV-Reiniger beworben werden“, erklärte Marko Turek, Forscher am Fraunhofer CSP, gegenüber dem pv magazine, ohne weitere Details zu nennen.
Versuchsaufbau
Die Wissenschaftler setzten das Modulglas 24 Stunden lang bei 55 Grad Celsius dem Reinigungsmittel aus. „Dies entspricht einer Gesamtbenetzungszeit über die Lebensdauer von PV-Modulen hinweg, unter der Annahme häufiger Reinigung, während eine Modultemperatur von 55 Grad Celsius bei direkter Sonneneinstrahlung ebenfalls nicht ungewöhnlich ist“, erklärte Turek. „Dennoch war es nicht unser Ziel, eines von vielen möglichen Anwendungsszenarien nachzubilden, sondern die Reiniger unter reproduzierbaren und kontrollierten Bedingungen miteinander zu vergleichen.“
Nach der Einwirkung quantifizierte das Team die optische Leistung des Glases durch optische Messungen, insbesondere hinsichtlich seiner Lichtdurchlässigkeit. „Wir haben festgestellt, dass einige Produkte stärkere Auswirkungen hatten als andere und es bei den fünf von uns untersuchten Reinigungsmitteln recht große Unterschiede gibt“, sagte Turek. „Die Veränderung der optischen Leistung würde sich direkt in einem Leistungsverlust für PV-Module niederschlagen. Wenn die ARC-Beschichtung beschädigt wird und die Antireflexfunktion verloren geht, erzeugt das Modul weniger Strom.“
„Wir haben keine chemische Analyse der Reinigungsmittel selbst durchgeführt“, fuhr Turek fort. „Unser Hauptziel war nicht eine Art Reverse Engineering, sondern vielmehr die Bereitstellung eines objektiven Screening-Tests. Und für uns ging es darum, das Bewusstsein dafür zu schärfen, dass Besitzer von PV-Anlagen vor der Verwendung eines Reinigungsmittels wirklich prüfen sollten, ob das Reinigungsmittel ihren Modulen keinen Schaden zufügt.“
Degradation
Drei der fünf getesteten Reinigungsmittel verursachten eine messbare Verschlechterung der Antireflexbeschichtung, was zu optischen Verlusten führte, die sich in einer verminderten PV-Leistung niederschlugen. In den schwerwiegendsten Fällen berechneten die Forscher Leistungsverluste von bis zu 5,6 Prozent. Diese Zahl bezieht sich auf den Stromverlust des Solarmoduls im Vergleich zu einem Modul mit unbeschädigter Glasbeschichtung.
Im Gegensatz dazu verursachten zwei der getesteten Reinigungsmittel – ähnlich wie das Referenz-Deionisiertwasser – keine nennenswerten Schäden. Mikroskopaufnahmen bestätigten die Ursache: ARC-beschichtetes Glas, das den schädlichen Reinigungsmitteln ausgesetzt war, wies sichtbare Oberflächenbeschädigungen auf, während Proben, die mit den nicht schädlichen Mitteln behandelt wurden, weitgehend intakte Beschichtungen aufwiesen.
„Wir haben gesehen, dass die Antireflexbeschichtung tatsächlich beschädigt wurde“, erklärte Turek. „Bei den drei Reinigungsmitteln, die eine starke Wirkung zeigten, gibt es Stellen, an denen sie noch vorhanden ist, und andere Stellen, an denen sie entfernt wurde. Bei den beiden anderen Reinigungsmitteln sieht sie hingegen noch sehr gleichmäßig aus. Die Veränderung ist mit bloßem Auge erkennbar. Das Farbbild ist etwas ungleichmäßig, sodass man dort so etwas wie Regenbogenfarben sieht.“
„Wir haben sogar festgestellt, dass einige aggressive PV-Reinigungsmittel als zertifiziert oder als materialverträglich getestet vermarktet werden. Das liegt daran, dass Reinigungsmittel unter sehr unterschiedlichen Bedingungen bewertet und in einigen Fällen ungeeignete oder falsch angewandte Normen verwendet werden. All dies hat uns dazu veranlasst, die Auswirkungen von Reinigungsmitteln eingehender zu untersuchen. Wir können auch Partner aus der Industrie – sowohl Hersteller von Modulkomponenten als auch von Reinigungsmitteln – mit entsprechenden Analysen unterstützen. Insbesondere können wir Investoren und Parkbetreiber bei der Auswahl geeigneter Reinigungsmittel unterstützen“, betonte Turek.
Ausblick
Die Forscher erklärten, dass die Schäden am ARC dauerhaft sind und wahrscheinlich durch eine chemische Reaktion verursacht wurden, da während der Experimente keine mechanische Beanspruchung festgestellt wurde. „Es gibt derzeit Unternehmen, die das Modul reparieren oder mit einem anderen ARC nachrüsten können“, sagte der Wissenschaftler. „Aber soweit ich weiß, wird das nicht regelmäßig gemacht. Es ist also nicht so, dass jeder PV-Park alle fünf Jahre nachgerüstet wird. Es handelt sich eher um eine Idee oder einen aktiven Entwicklungsprozess, der aus technologischer Sicht funktionieren könnte. Ich bin mir nicht sicher, ob es aus kommerzieller Sicht funktioniert.“
Er erklärte außerdem, dass in Solarparks Reinigungsmittel eingesetzt werden, um die durch Roboter oder mechanische Bürsten verursachten mechanischen Belastungen zu mindern. „Betreiber von PV-Anlagen, die Kratzer und Abrieb verringern wollen, sollten chemische Reinigungsmittel verwenden, aber das macht nur Sinn, wenn die Schäden, die man durch das Bürsten vermeidet, nicht dann durch das Reinigungsmittel verursacht werden, denn dann gewinnt man nichts“, erklärte er.
Im nächsten Schritt wollen die Forscher des Fraunhofer CSP den Zusammenhang zwischen der tatsächlichen Reinigungsleistung und möglichen Schäden am ARC untersuchen. Diese Forschung stützt sich auf ihre Expertise bei der Analyse der Mikrostruktur von Materialien. Ziel einer eingehenden Untersuchung der Wechselwirkung zwischen chemischen und mechanischen Effekten ist es, Empfehlungen für die Industrie abzuleiten.
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hmmm…. und n Kärcher ohne Reinigungsmittel.
Macht das auch Schaden?
Guter Artikel, aber es fehlt ein link zum research paper das hier angesprochen wird um sich das Thema genauer anzuschauen
Es gibt auf YT mehrere Erfahrungsberichte von Reinigungsversuchen. Dabei wurde eine fläche gereinigt und eine andere, gleichartige nicht. Das Ergebnis war, dass die Reinigung keine Ertragsverbesserung brachte.
Das erklärt sich jetzt durch den vorliegenden Test: Dreck ist weg aber Reflexschicht auch. Das gleicht sich dummerweise aus.
Also: einfach nix machen.
Meine Anlage ist seit 16 Jahren nicht gereinigt und die Ertragswerte entsprechen den Einstrahlungen und nicht der Dreckschicht
Und welche Mittel wurden nun getestet und wie haben sie abgeschnitten?
Ohne diese Information ist der Artikel nicht besser als ein Lorem Ipsum Text und reine Zeitverschwendung ihn zu lesen.
Stimmt,
Aber man hat halt einen Artikel raus gegeben. Der Nutzeffekt ist egal.
Für mich liest sich die pressemitteilung des forschungsteams so, dass Sie ihre Forschung gerne monetarisieren möchten: sie möchten Betreiber von PV-Anlagen beraten als auch „Hersteller von Modulkomponenten als auch von Reinigungsmitteln“.
Und dazu, ob alle Gläser gleich beschichtet sind, wird auch nichts gesagt.
Wie wäre es mit einem: „Jedes Reinigungsmittel stellt eine Umweltverschmutzung dar und sollte vermieden werden“? Man kann doch nicht großartig verkünden, welch positive Auswirkung eine Freiflächenanlage auf die Umwelt hat (Artenvielfalt, Lebensraum für Insekten, Vögel, Reptilien, Kleinsäuger, Regeneration des Bodens) und dann diese Umwelt mit Chemikalien versauen. Produziert und transportiert müssen die auch noch werden.
Nach der Ablagerung von Saharastaub könnte es schon mal sinnvoll sein Module zu waschen, aber da reicht auch Wasser, notfalls mit geringem Druck gespritzt.
Interessantes Thema. Vor allem, dass eine solche Untersuchung erst jetzt durchgeführt wird.
Ja, und dann kann ich den anderen Kommentatoren nur zustimmen: Wo sind denn dann nun die konkreten Ergebnisse, einschließlich vielleicht sogar der Hinweis auf derzeit unbedenkliche Reinigungsmittel. Oder haben die Tester Angst davor, sich mit „namhaften Herstellern“ anzulegen.
Ich kann den anderen Kommentatoren nur zustimmen.Ein nutzloser Artikel fuer alle PV Betreiber.
Es fehlen die Details,der Verweis auf die Studie.
Wenn diese Studie als ‚geheim‘ eingestuft ist sollte doch zumindest die Inhaltsangabe der versch. Reinigungsmittel im Bericht dargestellt werden.
So liesse sich der Zusammenhang erklaeren,ein Fuenftklaessler koennte aus der Bestandsteilangabe Schlussfolgerungen ziehen.
Schon gegen 2010 wurden verschiedene Beschichtungen für Photovoltaik-Deckgläser angeboten mit dem Ziel einer höheren Energieausbeute. CentrosolarGlas aus Fürth hatte schon eine amorphe SiO2-Beschichtung im Tauchverfahren entwickelt, dann später auf Rollercoating mit Pasten von Ferro GmbH Frankfurt umgestellt. Meine Photovoltaikmodule von Sovello haben diese Deckgläser mit einer Neigung von 15 und 50 Prozent, 2012 aufgebaut. Jeder Schmutz einschließlich Vogelkot werden bei Regen sehr gut abgespült. Amorphes SiO2 war schon lange als superhydrophiles Material bekannt, verwunderlich ist nur die geringe Beachtung dieser Eigenschaft. Meine Anlage zeigt bis jetzt keine merklichen Schwächen in ihrer Leistung. Anlagen im Ort mit ähnlichen Deckgläsern sind auch alle in Ordnung. Ob die jetzt üblichen Siliciumnitrid – Beschichtungen auch superhydrophil sind, kann ich nicht beurteilen. Meinen vorherigen Kommentatoren gilt mein Dank für ihre Beobachtungen.
Im Zweifel in die Bedienungs- bzw. Montageanleitung des Modulherstellers schauen. Da gibt es oft ein Extra-Kapitel zum Thema Cleaning. Hier ein Beispiel (auszugsweise):
„If there is greasy dirt or other substances which are difficult to clean, conventional household glass
cleaning agents can be used. Pay attention not to use alkaline and strong acidic solvents, including
hydrofluoric acid, alkali, acetone“.
In allen anderen Fällen muss laut dieser Montageanleitung ohne Reinigungszusatz gereinigt werden, sonst kann die Garantie pfutsch sein.
Mōchte nicht wissen wie viele sich teure Reinigungsdienste beauftragen, die dann mit irgendwelchem womöglich umweltschädlichen Putzmittel die Beschichtung entfernen.
Meine Fresse…