Solarmodule auf PID testen, und zwar schnell, kostengünstig und direkt im Feld – das macht das neue Prüfgerät PIDcheck möglich. Das Mobilgerät wurde vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP und Freiberg Instruments entwickelt und ermöglicht erstmals einen effizienten Test auf Potential-induzierte Degradation (PID), eine der häufigsten Ursachen von Leistungseinbußen von Solarmodulen, bei bereits installierten Modulen. Bei der Fachkonferenz SNEC in Shanghai wurde die Vorstellung der Technologie mit dem »Best Poster Award« ausgezeichnet. Auf der in dieser Woche beginnenden Intersolar Europe wird das Gerät erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.
Potential-induzierte Degradation (PID) tritt vor allem dann auf, wenn Solarmodule bei hoher Systemspannung in feuchter Umgebung betrieben werden. Natrium dringt in die Silizium-Solarzellen ein und verursacht Kurzschlüsse, es kommt zum Absinken des Wirkungsgrades und somit zu Leistungsverlusten sowie dauerhaften Ertragsminderungen. Mit PIDcheck wird es möglich, Module auch nach ihrer Installation im Freifeld einer Qualitätsprüfung zu unterziehen und Aussagen über die Anfälligkeit von Modulen für den PID-Effekt zu treffen.
Bisherige Prüfverfahren für die Bestimmung der PID-Anfälligkeit von Solarmodulen waren aufwendig und teuer: Die Module mussten aus den Solarparks entnommen, sorgfältig verpackt und zur Untersuchung in ein Labor transportiert werden, wo die Überprüfung in fest installierten Klimakammern erfolgte. PIDcheck ist ein tragbares Gerät, das es ermöglicht, Solarmodule vor Ort auf PID zu überprüfen. Mit vier bis acht Stunden nimmt der Einsatz des Gerätes deutlich weniger Zeit in Anspruch als bisherige Methoden.
»Mit einer Dauer von mindestens 96 Stunden sind bisherige Prüfverfahren im Labor sehr zeitaufwendig und mit zusätzlichen Ertragsminderungen verbunden. Da beim Einsatz von PIDcheck eine Entnahme des Modules aus dem Feld nicht mehr notwendig ist, kommt es zu keinen zusätzlichen Leistungseinbußen mehr. Die Untersuchungen können binnen acht Stunden bei einer Modultemperatur von 85 °C und einer Spannung an den Zellen von bis zu 1500 V vorgenommen werden. In dieser Zeit können die Module nach dem Test auch wieder in ihren Ursprungszustand zurück versetzt werden«, sagt Dr. Volker Naumann, Wissenschaftler am Fraunhofer CSP. Er hatte 2012 gemeinsam mit Kollegen die physikalischen Grundlagen der Potential-induzierten Degradation aufgeklärt. Ebenfalls mit Freiberg Instruments hat das Fraunhofer CSP daraufhin ein Gerät entwickelt, das eine Prüfung auf Anfälligkeit für PID bereits im Produktionsprozess und auf Zellenebene ermöglicht (PIDcon) und damit einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Qualitätskontrolle in der Photovoltaikindustrie geleistet.
Das neue Gerät PIDcheck funktioniert durch Kontaktierung der Moduloberfläche mit einer leitfähigen Elektrode. Es können je nach Modultyp etwa die Hälfte der Zellen der PID-Belastung ausgesetzt werden. Weiterhin ermöglicht PIDcheck eine belastbare Leistungs- und Ertragsprognose. Selbst wenn in einer Anlage noch keine PID aufgetreten ist, lässt sich die PID-Anfälligkeit der installierten Solarmodule bestimmen. Ist PID bereits aufgetreten, lässt sich mit dem PIDcheck eine Aussage über die zukünftige Leistungsfähigkeit des Moduls treffen.
»PIDcheck ermöglicht den Kunden in der Solarbranche kurzfristige Qualitätschecks und bietet nicht nur Inhabern von Solarkraftwerken, sondern auch Herstellern, Serviceanbietern, Gutachtern und Versicherungen viele Vorteile. Das Gerät ist ab Sommer 2018 bei Freiberg Instruments erhältlich«, sagt Dr. Volker Naumann.
Bei der Präsentation auf der International Energy Storage and Mobile New Energy Exhibition & Conference (SNEC) in Shanghai erhielt die Entwicklung bereits ausgezeichnete Resonanz: Für ihr Poster zum Thema »Rapid PID Testing and Assesment of PID Stability at installed PV Modules« wurden Dr. Volker Naumann und Dr. Christian Hagendorf, Leiter der Gruppe »Diagnostik Solarzellen« am Fraunhofer CSP, und Dr. Nadine Schüler, Entwicklungsleiterin bei Freiberg Instruments, mit dem Best Poster Award ausgezeichnet. Auf der Fachmesse Intersolar Europe (20.-22. Juni, München) stellt Freiberg Instruments in Halle B3, Stand 350 das Gerät erstmals interessierten Kunden aus der Solarwirtschaft vor. Volker Naumann präsentiert die Möglichkeiten des PIDcheck im Rahmen des »pv magazine Quality Roundtable« am Donnerstag, 21. Juni, um 11 Uhr auf der Intersolar.
Über das Fraunhofer-Center für Siliziumphotovoltaik CSP
Das Fraunhofer CSP betreibt angewandte Forschung in den Themengebieten der Siliziumkristallisation, der Solarmodultechnologie und Solarwaferfertigung. Mit höchster Kompetenz entwickelt es neue Technologien von der Ingot-Herstellung bis zur Modulfertigung und beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Materialien entlang der Wertschöpfungskette. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Bewertung von Solarzellen und Modulen sowie die elektrische, optische und mikrostrukturelle Material- und Bauteilcharakterisierung. Hierfür stehen hochmoderne Forschungs- und Analysegeräte zur Verfügung. Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE.
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