Fraunhofer CSP will Lebensdauer von Photovoltaik-Modulen steigern

Viele Photovoltaik-Hersteller garantieren, dass ihre Module auch nach 25 Jahren noch 80 Prozent ihrer Ausgangsleistung bringen. Damit das gelingt, müssen die Solarzellen perfekt verkapselt sein. Nur so sind sie vor schädlichen Umwelteinflüssen auf Dauer geschützt. Nicht immer gelingt das. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP untersucht zusammen mit Partnern in einem neuen Projekt, wie die Verkapselung beschaffen sein muss, damit die Photovoltaik-Module über ihre gesamte Lebensdauer hohe Leistungen und Erträge liefern.

Vernetzung der Moleküle im Laminat entscheidet über Lebensdauer der Module

Für die Verkapselung fixiert man in der Produktion den Verbund der Solarzellen im Modul und schließt ihn möglichst dicht ein. Das geschieht mit zwei Folien aus Verbundkunststoff.

In der Regel ist dies Ethyl-Vinyl-Acetat-Copolymer (EVA). EVA ist transparent, hat eine kautschukähnliche Flexibilität, ist reißfest und alterungsbeständig. Zudem hat es gute Isolations- und Barriereeigenschaften. Beim Laminieren werden die beiden EVA-Folien stufenweise erhitzt. Das EVA schmilzt zunächst, fließt in die Hohlräume zwischen den Zellen und füllt diese aus. In der nächsten Hitzestufe wird das Material „vernetzt“. Das heißt, die Moleküle verbinden sich zu einer dreidimensionalen Struktur, die für die dauerhafte Stabilität sorgt. Der sogenannte Vernetzungsgrad einer Verkapselungsfolie gibt an, wie gut dieser Prozess geglückt ist. „An Stellen, an denen Verkapselungsfolien unzureichend vernetzt sind, kann im Laufe der Zeit Delamination auftreten, was die Lebensdauer des Moduls beeinträchtigt“, sagt Anton Mordvinkin, der das Projekt am Fraunhofer CSP leitet. Wenn die Leistung eines Moduls im Betrieb absinkt, wird es teuer, denn dann müssen die bereits installierten Photovoltaik-Module in der Anlage ausgetauscht werden.  

Verkapselung soll sich ohne Zerstörung der Module messen lassen

Eine fehlerhafte Lamination kann die Lebensdauer der Photovoltaik-Module deutlich reduzieren. Laut Fraunhofer CSP weiß man in der Industrie bisher allerdings zu wenig über diesen Zusammenhang. Der Vernetzungsgrad lässt sich messen – jedoch bisher nicht ohne Zerstörung des Moduls. Insbesondere über die örtliche Verteilung des Vernetzungsgrades sei zu wenig bekannt.

Der einzige Ansatz für die Messung des Vernetzungsgrades sei derzeit das X Link-System der Firma LayTec. Die Projektpartner knüpfen nun an das seit drei Jahren laufende Projekt „EVAplus“ an. Mit im Boot sind neben dem Fraunhofer CSP die Laytec AG, die Sunset Energietechnik GmbH, der ABO-Wind AG, der PI Berlin AG und die Hochschule Anhalt. Sie wollen eine Qualitätskontrolle für die Verkapselung der Solarzellen entwickeln. Im Ergebnis sollen die Auffälligkeiten bei der Verkapselung im Feld so um 20 Prozent sinken. Um die zerstörungsfreie Messtechnologie zu entwickeln, will das Fraunhofer CSP zunächst Daten von Feldrückläufern sowie aus Klimakammer- und Bewitterungstests nutzen. Zugleich soll der Produktionsertrag um 2 Prozent steigen. Letzteres wollen die Partner erreichen, indem sie die Lamination gezielt optimieren. Anstatt wie bisher nach Zeit und Temperatur, soll sich die Lamination anhand des gewünschten Ergebnisses für die Verkapselung der Photovoltaik-Zellen steuern lassen.

12.4.2022 | Quelle: Fraunhofer CSP | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH