BYD ersetzt EVA durch Silikon

Wieder einmal eine Innovation, an der im Westen viel geforscht wurde, die aber nun ein Unternehmen in China zur Serienreife bringen will. Der chinesische Hersteller BYD hat auf der Intersolar Europe ein Modul vorgestellt, das keine EVA (Ethylenvinylacetat)-Folien mehr enthält, sondern stattdessen die Zellen in Silikon einbettet. Außerdem nutzt es statt einem dicken Glas auf der Vorderseite und einer Folie für die Rückseite zwei dünnere Glasscheiben vorne und hinten, was bereits seit zwei Jahren bei etlichen Modulherstellern ein Trend ist.
"Wir verfolgen damit zwei Ziele", sagt Tom Zhao, General Manager der BYD Solar Division. Zum einen soll die Haltbarkeit erhöht, zum anderen sollen die Kosten gesenkt werden, indem das Modul keinen Rahmen benötigt. Es sei möglich auf den Rahmen zu verzichten, weil der Aufbau als Doppelglasmodul genug Stabilität gebe. "Die jährliche Degradation ist auf die Hälfte reduziert, so dass die Module über die gesamte Lebensdauer Energie erzeugen können", sagt Zhao.
Seit Jahrzehnten werden Module in der Regel so gebaut, dass die Zellen miteinander verlötet und dann zwischen zwei EVA-Folien gebettet werden. Darüber wird ein Glas gelegt, darunter eine Folie oder auch ein Glas. Beim Laminieren unter Hitze vernetzen Polymerfäden im EVA und halten das Modul zusammen. Das ist ein kritischer und fehleranfälliger Prozessschritt, da die Qualität eines Moduls maßgeblich von der gleichförmigen Vernetzung der Polymere in der EVA-Folie abhängt. Außerdem ist bekannt, dass Feuchtigkeit eindringen und freie Radikale bilden kann. Das wird daher beim Damp-Heat-Test nach einer IEC-Norm geprüft.
Experten suchen seit längerem, wie Module alternativ gebaut werden können. PVB (Polyvinylbutyral)-Folien werden zur Gebäudeintegration verwendet, andere Hersteller und Institute experimentierten mit einer Verkapselung unter Vakuum oder nicht reaktionsfreudigen Gasen. Eine weitere Alternative sind Materialien aus Silikon. Das ist ein Kunststoff, bei dem Siliziumatome über Sauerstoffatome miteinander verbunden sind. Bereits seit einigen Jahren arbeitet Dow Corning an einem silikon-haltigen Material, das flüssig aufgebracht wird, Reis Robotics hat entsprechende Maschinen entwickelt. Silikonhaltige Materialien gibt es auch in fester Form. Wacker hat 2011 eine Folie dem Material präsentiert, Jurawatt hatte ein Modul mit einer Silikonfolie auf der Intersolar Europe präsentiert. Dann ist es jedoch ruhiger um die alternativen Methoden geworden.
BYD nutzt nun den flüssigen Silikone-Kleber von Dow Corning. Die Fertigungstechnik ist laut Zhao bei BYD entwickelt worden. Es sei besonders anspruchsvoll, den Kleber gleichmäßig zu aufzubringen.

Module PID-frei

Anwender beschweren sich nach Einschätzung von Zhao derzeit viel über die Leistungsdegradation und über PID. PID steht für Power induced Degradation, ein Effekt, bei dem die Zelle durch die Spannung gegenüber dem Rahmen geschädigt wird. "Der Effekt ist mit den derzeitigen Technologien nicht gut unter Kontrolle", sagt Zhao. Sie hätten das analysiert. Bei den EVA-Folien würden Kohlenstoff-Verbindungen unter UV-Licht aufbrechen, die Folie degradiere. "Das ist eine der Hauptursachen für PID", erklärt Zhao. Im Silikon sei die Verbindung stabiler, so dass es nicht zu PID kommen könne. Das Unternehmen erwäge sogar, eine 40-Jahre- Garantie auf die Module zu geben.
40 Jahre Haltbarkeit sind allerdings eine gewagte Aussage, da es gerade für neue Technologien noch keine Felderfahrungen gibt und Experten immer wieder darüber diskutieren, wie von Laboruntersuchungen auf die Lebensdauer unter natürlichen Bedingungen geschlossen werden kann. Zhao begründet seine Haltbarkeitsaussagen mit Labortests. Sie hätten das Modul beispielsweise mit einer Spannung von 1000 Volt für 192 Stunden getestet. Die Degradation habe nur bei 0,7 Prozent gelegen. Ebenso bei 1500 Volt für 96 Stunden. Standard-EVA Module würden in diesem Test um fünf Prozent und mehr degradieren. Es gibt aber noch weitere Degradationsmechanismen, so dass potenziell Kunden bestimmt noch weitere Nachweise für die behauptete lange Lebensdauer verlangen werden.

Markt in China

Rund 15 Prozent seiner Module verkauft BYD nach China. Derzeit diskutieren Experten, wie groß der Markt dort wirklich wird. So ist das Ziel für Dachanlagen mit vier bis sechs Gigawatt Volumen relativ hoch, doch die Frage ist, ob es erreicht wird. Zhao ist guter Dinge. Da der Transport des Stroms aus dem Nordwesten in die ökonomisch entwickelten Gebiete an der Ostküste sehr teuer ist, würde der chinesische Markt sich wirklich in Richtung "distributed power generation" an der Ost- und Südküste entwickeln, was zu einem großen Teil Photovoltaik-Dachanlagen seien. Zhao schätzt sie auf ein Volumen von vier bis fünf Gigawatt ein.
BYD hat nach eigener Aussage eine Produktionskapazität von einem Gigawatt Modulproduktion, 1,6 Gigawatt Silizium-Kapazität und einem Gigawatt Zell- und Waferfertigung. Tom Zhao sagt, dass BYD momentan keine neuen Produktionslinien plane, "da Angebot und Nachfrage derzeit noch nicht gut ausgeglichen sei". Allerdings maximiere das Unternehmen die Kapazität in der eigenen Linie mit 750 Megawatt. Mit zusätzlichen Lötmaschinen steige diese Kapazität auf ein Gigawatt. (Michael Fuhs)

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