Verbessertes Prüfverfahren für Schädigung der Rückseiten bei Solarmodulen

Im gemeinsamen Projekt „PolymAERA“ wollen fünf Forschungsinstitute ein verbessertes Prüfverfahren für defekte Rückseitenfolien von Solarmodulen entwickelt. Materialien und Verarbeitung können dabei bei realen Betriebsbedingungen im Feld getestet werden, wie das federführende Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP am Donnerstag mitteilte. Das Institut aus Halle hat die Federführung bei dem Projekt. Daneben sind die Hochschule Anhalt, das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg, das Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien sowie die Hanwha Q Cells beteiligt. Das Verbundprojekt in auf zwei Jahre angelegt und wird durch die Förderrichtlinie Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen (Wipano) des Bundeswirtschaftsministerium unterstützt.

Hintergrund der Forschungsarbeiten ist, dass die Lebensdauer von vielen Solarmodulen eigentlich auf 25 Jahre ausgerichtet ist. Doch bereits nach vier bis acht Jahren würden viele Solarmodule in Photovoltaik-Anlagen Schädigungen an den Rückseiten aufweisen. Es handele sich dabei zumeist um offensichtliche Substanzveränderungen, wie zum Beispiel Risse an den Rückseitenfolien der Module oder Delaminierungen einzelner Schichten der Rückseitenfolien.

Die Backsheets sollen die Solarzelle vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Schadstoffen schützen und dienen der elektrischen Isolierung und mechanischen Stabilität. In der Regel werden Rückseitenfolien aus unterschiedlichen Materialien wie Polyamiden, Polypropylen, Polyvinylidenfluoriden oder Polyethylenterephthalaten hergestellt. Sie sind einer Reihe von Stressfaktoren ausgesetzt, etwa Temperaturzyklen, Feuchtigkeit, Staub oder auch hohen elektrischen Systemspannungen. Defekte seien daher mit Sicherheitsrisiken und Ertragseinbußen für die Betreiber der Photovoltaik-Anlagen verbunden, so das Fraunhofer CSP.

In dem Forschungsprojekt „PolymAERA“ ging es darum, ein besseres Verständnis der Betriebsbedingungen, deren Wechselwirkungen mit dem Modul und den physikalisch-chemischen Degradationsprozessen zu erhalten. Als Ergebnis ihrer Arbeit wollen die Wissenschaftler, einen standardisierbaren und international akzeptierten Test entwickeln. Dieser solle ermöglichen, die Rückseitenfolieneignung und die Modultauglichkeit inklusive der Verarbeitung für eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren bei realen Betriebsbedingungen im Feld zu prüfen. Die Validierung des neuen Prüfverfahren werde in einem Ringversuch zwischen den Instituten und weiteren externen Partner erfolgen. Damit sollen Erkenntnisse zur Reproduzierbarkeit und Streuung der Laborergebnisse gewonnen werden. Zum Abschluss sei geplant, die Erkenntnisse in nationale und internationale Gremien zu geben, um die bestehenden Standards zur Prüfung von Rückseitenschädigungen weiter zu verbessern.

»Unser vorrangiges Ziel am Fraunhofer CSP ist die Erstellung einer Prüfmatrix zur Einfluss-Wirkanalyse von Testbedingungen und Materialveränderungen“, erklärt Bengt Jäckel, Gruppenleiter »Module, Komponenten und Fertigung« am Fraunhofer CSP. „Neben den klassischen Umweltbedingungen Feuchte, Temperatur und UV-Licht möchten wir den Einfluss der steigenden Systemspannungen, 1.500 Volt und eventuell höher, auf die Rückseitenfolien untersuchen. Vor dem Hintergrund des steigenden Marktanteils von bifazialen Solarmodulen berücksichtigen wir dabei auch speziell die optischen Eigenschaften und die Spannungsfestigkeit als Funktion der Alterung sowie den Einfluss der Rückseitenfolie auf beispeilsweise die potentialinduzierte Degradation (PID) bei der Verwendung von bifazialen Zellen“, sagte Jäckel weiter.

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