Mitarbeitende des Fraunhofer-Centers für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle an der Saale haben im Projekt PV-Riss eine standardisierte Nomenklatur von Zellrissen und anderen Auffälligkeiten entwickelt, um die Rechtssicherheit für Hersteller, Investoren, Betreiber und Versicherer zu erhöhen. Weitere Projektpartner waren das Forschungszentrum Jülich GmbH, die Hochschule Anhalt, Hanwha Q Cells, das Ing.-Büro Kirch, Arp & Kleiss, Sunset Energietechnik und die Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (DKE).
Verbindliche Kriterien zur Risikobewertung
Schäden an Photovoltaikmodulen, insbesondere Zellrisse und Mikrorisse in kristallinen Siliziumzellen, entstehen durch eine Kombination aus herstellungsbedingten Eigenspannungen und externen mechanischen, umweltbedingten Belastungen während des Betriebs. Diese können die Leistung, Sicherheit und Lebensdauer von Solaranlagen erheblich beeinträchtigen.
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Obwohl Elektrolumineszenz-Messungen mittlerweile Standard sind und so Zellrisse und andere Auffälligkeiten sichtbar gemacht werden, fehlen bislang allgemein anerkannte Bewertungsstandards und verbindliche Kriterien zur Risikobewertung oder zur Prognose der Auswirkungen auf Leistung und Sicherheit. Die Unsicherheit über die Bedeutung solcher Befunde führt oft zu Rechtsstreitigkeiten, von denen vor allem kleine und mittelständische Betreiber betroffen sind. Dies ist eine der derzeit größten Herausforderungen in der Qualitätssicherung und Schadensbewertung von Solarkraftwerken.
Laborversuche mit über 200 Modulen
Mit dem Abschluss des Forschungsprojekts PV-Riss unter der Leitung des Fraunhofer CSP in Halle ist nun ein Schritt zur standardisierten Bewertung von Zellrissen in kristallinen Modulen gelungen. Ziel war es, belastbare Kriterien zur Nomenklatur, Klassifizierung und Bewertung von Zellrissen zu schaffen. Es wurde ein standardisierter Fehlerkatalog zur Klassifikation von Rissen entwickelt, primär basierend auf Elektrolumineszenz-Aufnahmen, untermauert durch Magnetfeldaufnahmen, sowie Infrarotfotografie und Leistungsdaten.
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In Laborversuchen mit über 200 Modulen wurden Zellrisse gezielt erzeugt und hinsichtlich ihres Verhaltens bei unterschiedlicher Anzahl von Busbars und Rissmustern untersucht. Mittels kombinierter thermo-mechanischer Belastungstests und zyklischer Lastprofile wurde die Entwicklung von Zellrissen sowie deren Einfluss auf Leistungsabfall und potenzielle Sicherheitsrisiken untersucht. Dabei kam auch ein eigens entwickelter Prüfstand zum Einsatz, teilt das CSP mit.
VDE SPEC 90031 reduziert Unsicherheiten
Das Fraunhofer CSP war auch an der Entwicklung der VDE SPEC 90031 beteiligt, die eine Nomenklatur für Elektrolumineszenz-Bilder schafft und internationale Normungsprozesse unterstützt. „Mit der VDE SPEC 90031 liefern wir erstmals eine wissenschaftlich fundierte, reproduzierbare Methodik zur Klassifikation und Bewertung. Dies reduziert Unsicherheiten bei Gewährleistungsfragen, verbessert die Kommunikation zwischen Herstellern, Gutachtern und Betreibern und unterstützt eine effizientere Betriebsführung von PV-Anlagen“, erklärt Bengt Jäckel, Projektleiter am Fraunhofer CSP. (nhp)
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