Photovoltaik-Forschung: Volker Naumann erhält Werkstoff-Preis der Schott AG

Der 31-jährige Physiker erhielt den mit 1.500 Euro dotierten Preis im Rahmen der Kuratoriumssitzung des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale). Seine Arbeiten trügen dazu bei, die Lebensdauer und den Wirkungsgrad von Solarmodulen zu verbessern, berichtet das Institut.
Für den Preis konnten sich alle mit dem Fraunhofer IMWS verbundenen Diplomanden und Doktoranden sowie Nachwuchswissenschaftler bewerben.
„Die Ergebnisse von Volker Naumann sind ein wunderbares Beispiel dafür, wie durch exzellente Kenntnisse der Mikrostrukturebene innovative Lösungen entstehen können, die nicht nur in der Industrie gefragt sind, sondern auch zu mehr Ressourceneffizienz beitragen“, sagte Dr. Roland Langfeld von der SCHOTT AG, Vorsitzender des Kuratoriums des Fraunhofer IMWS.

Physikalische Grundlagen der potenzial-induzierten Degradation aufgeklärt
Naumann und seinen Kollegen gelang es, die physikalischen Grundlagen der potenzial-induzierten Degradation (PID) aufzuklären, diesen Prozess in ein Modell zu überführen und ein Testgerät zu entwickeln, das die Anfälligkeit von Solarzellen für diesen Effekt misst. PID ist eine der häufigsten Ursachen für Leistungseinbußen in Photovoltaik-Modulen aus kristallinen Silizium-Solarzellen und tritt vor allem auf, wenn Solarmodule bei hohen Systemspannungen und in feuchter Umgebung betrieben werden.
Wie Untersuchungen der Mikrostruktur zeigten, verursachen Kristalldefekte im Silizium die Kurzschlüsse („Shunts“), die bei PID auftreten. Diese Kristalldefekte („Stapelfehler“) haben Längen von nur wenigen Mikrometern und eine Dicke von nur einer Atom-Lage. Sie werden durch das Eindringen von Natriumatomen elektrisch leitend, sodass Kurzschlüsse entstehen.

Prüfverfahren entwickelt und patentiert
Auf Basis dieses grundlegenden Verständnisses des PID-Effekts wurde ein Prüfverfahren entwickelt und patentiert. Freiberg Instruments brachte dieses zur Industriereife. Mit dem Gerät könnten Solarzellen oder Verkapselungsmaterialien nun mit deutlich geringerem Material-, Energie- und Arbeitsaufwand als in dem herkömmlichen Testverfahren auf ihre Anfälligkeit für PID geprüft werden, betonen die Forscher. Das erleichtere die Qualitätskontrolle und Fertigung PID-unempfindlicher Solarzellen und Solarmodule.
„Materialforschung – und insbesondere die Beherrschung der Mikrostruktur – ist ein entscheidender Schlüssel für mehr Nachhaltigkeit. Deshalb möchten wir hervorragende wissenschaftliche Leistungen unserer Nachwuchswissenschaftler künftig auf diese Weise auszeichnen. Ich freue mich, dass die SCHOTT AG uns dabei unterstützt“, sagte Prof. Ralf B. Wehrspohn, Leiter des Fraunhofer IMWS.

14.06.2016 | Quelle: Fraunhofer IMWS | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH