Pho­to­vol­taik mit Kante

Elektrolumineszenz-Aufnahmen der geprüften Module nach 4000 Stunden Feuchte-Wärme-Prüfung (85 °C, 85 % r.H.); TPedge-Modul (links), Glas-Glas-Laminat (Mitte), Glas-Folie-Laminat (rechts; Bild: Fh.-ISE)

TPedge-Module sind randversiegelte Doppelglas-Module mit einer großen Ähnlichkeit zu Isolier­glas­fenstern. Die Solarzellen werden im gasgefüllten Scheiben­zwischenraum mit Hilfe kleiner Klebstoff-Pins befestigt. TPedge verzichtet auf traditionelle Einkapselungs­folien sowie den Modulrahmen und spart daher nicht nur Materialkosten, sondern auch den zeitaufwendigen Laminations­prozess. Im Projekt „TPedge – Entwicklung einer Technologie für randversiegelte Solarmodule” hat das Fraunhofer-ISE mit der Firma Bystronic Glass Prozesse für die industrielle Herstellung des neuartigen Solarmodul­konzepts entwickelt. „Der Sprung vom Labor­prototyp zur industriellen Standard­modulgröße ist uns erfolgreich gelungen”, so Max Mittag, Projektleiter am ISE.

Das ISE konnte in seinem Module Technology Center PV Module-TEC automatisierte Produktions­systeme für TPedge-Module in Betrieb nehmen und zahlreiche Prototypen mit unterschiedlichem Aufbau herstellen. Die Forscher optimierten die Prozesse für die industrielle Herstellung. Durch den Einsatz von Zwei-Millimeter-Dünngläsern konnten sie außerdem eine Gewichtsreduktion der TPedge-Module um dreißig Prozent erreichen, verglichen mit der Ausführung in Drei-Millimeter-Doppelglas. Die gemeinsam mit Bystronic glass hergestellten Proto­typen wurden umfangreichen Modul­prüfungen unterzogen. Die Ergebnisse bestätigen die hohe Beständigkeit und technische Reife des Modul­konzepts. Die Forscher prüften TPedge-Module unterschiedlichen Aufbaus sowie Glas-Folien-Laminate und Glas-Glas-Laminate als Referenz. Auch die Beständigkeit gegen Hagel und Flächenlast war Gegenstand der Prüfungen.

In der Feuchte-Wärme-Prüfung wurden TPedge-Module mit verschiedenen kommerziellen Solarzellen über 4000 Stunden einer Temperatur von 85 Grad Celsius sowie einer relativen Luftfeuchte von 85 Prozent ausgesetzt. Die Module zeigen gegenüber initialen Leistungs­messungen keinerlei Veränderung. Herkömmliche Module (Glas-Folie-Laminate und Glas-Glas-Laminate) hingegen zeigen nach 4000 Stunden teils erhebliche Degradation. Auch die Prüfung auf Beständigkeit gegen thermische Wechsellasten wurde erfolgreich bestanden. Das TestLab PV Modules des ISE wies die Beständigkeit von TPedge-Modulen durch 400 Temperatur-Zyklen von – 40 bis + 85 Grad Celsius nach.

TPedge-Modul mit 2-mm-Dünnglas während der Flächenlastprüfung (Bild: Fh.-ISE)

Unter Verwendung von kommerziellen Befestigungs­systemen prüften die Forscher auch die Beständigkeit gegen mechanische Lasten und Hagel am ISE. Die Module bestanden in unterschiedlichen Montage­situationen bis zu einer Druck­belastung von 5400 Pascal. Trotz teilweise mehrfacher Wiederholung der Flächen­lastprüfung wurde anschließend keine Veränderung der Modul­leistung gemessen. Die Prüfung gegen Hagelschlag: Auch Module mit zwei Millimeter Glasdicke waren erfolgreich. Kritische Stellen des Moduls wie z.B. Glaskanten wurden mit 25 Millimeter großen Hagel­körnern beschossen. Die geprüften Module haben die Prüfungen ohne Schäden bestanden und ließen sich erfolgreich auch in weiteren Prüfungen verwenden.

Mit am ISE entwickelten Modellen zur Berechnung der Cost of Ownership nach dem SEMI-Standard, einer hochpräzisen Zelle-zu-Modul-Leistungsanalyse (CTM), und Messungen des CalLab PV Modules wurden die spezifischen Modulkosten für TPedge und relevante Konkurrenz-Modul­technologien berechnet. „Die spezifischen Modulkosten des TPedge-Modul­konzepts liegen zirka zwei Prozent unter denen herkömmlicher Glas-Folie-Laminate”, so Mittag. „Erreicht wird die Kostensenkung vor allem durch niedrigere Material­kosten, die zirka 90 Prozent der gesamten Modul­produktions­kosten inklusive Zellen ausmachen.” Auch gegenüber Glas-Glas-Laminaten reduziert TPedge die Materialkosten.

Das Projekt TPedge startete Anfang 2013 und wurde vom Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Das ISE und der Projektpartner Bystronic glass entwickelten die TPedge-Modultechnologie und industrielle Produktions­möglichkeiten erfolgreich weiter. Das Fraunhofer ISE rüstete bereits die Fassade eines Laborgebäudes mit siebzig TPedge-Modulen aus und betreibt diese nun erfolgreich seit über drei Jahren im Feldtest. In weiteren Arbeiten untersuchten die Forscher vielversprechende Ansätze zur Erhöhung der Modulleistung und die besondere Eignung des Konzepts für gebäude­integrierte Photovoltaik. Eine industrielle Umsetzung mit interessierten Partnern wird angestrebt. (Quelle: Fh.-ISE / pro-physik.de)

Links: Photovoltaische Module und Kraftwerke, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg i. Br.Bystronic glass, Neuhausen-Hamberg

Speak Your Mind

*