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Photovoltaik: Standard für bessere Solarzellen gesetzt
DIN-Innovationspreis für Prüfverfahren

Wenn Photovoltaikmodule mit kristallinen Siliziumsolarzellen hohen Systemspannungen ausgesetzt sind und in feuchter Umgebung betrieben werden, können Leistungseinbußen auftreten. Diese Störung wird Potential-induzierte Degradation (PID) genannt. Sie kann zum kompletten Ausfall betroffener Module führen.

Mit dem Prüfgerät PIDcon lässt sich die Potential-induzierte Degradation (PID) schon auf Solarzellenebene nachweisen (Bild: Fraunhofer CSP)

Mit dem Prüfgerät PIDcon lässt sich die Potential-induzierte Degradation (PID) schon auf Solarzellenebene nachweisen (Bild: Fraunhofer CSP)

Für die Entwicklung eines Prüfverfahrens hat Dr. Volker Naumann vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP den DIN-Innovationspreis erhalten. Die Arbeit des 32-jährigen Physikers trägt dazu bei, die Lebensdauer und den Wirkungsgrad von Solarmodulen zu verbessern. Das von ihm entwickelte Testverfahren liefert die Grundlage für einen DIN-Standard.

Naumann und seinem Team gelang es, die physikalischen Grundlagen der PID aufzuklären und diesen Prozess in ein Modell zu überführen. Untersuchungen auf der Mikrostrukturebene zeigen, dass Kristalldefekte im Silizium Kurzschlüsse (Shunts) erzeugen und diese für PID verantwortlich sind. Diese Kristalldefekte werden als Stapelfehler bezeichnet und haben Längen von nur wenigen Mikrometern und eine Dicke von nur einer Atomlage. Die Kurzschlüsse entstehen durch das Eindringen von Natriumatomen in das Silizium der Photovoltaik-Zelle.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurde am Fraunhofer CSP gemeinsam mit der Firma Freiberg Instruments ein Testgerät entwickelt, das die Anfälligkeit von Solarzellen für diesen Effekt misst. Mit dem Gerät PIDcon steht ein innovatives Verfahren für die Fehleranalyse von Silizium-Solarzellen zur Verfügung. Mit der DIN SPEC 91348 wurde nun erstmals ein Teststandard für die PID-Tests an Silizium-Solarzellen definiert.

Das Deutsche Institut für Normung e.V. prämierte die Entwicklung als überzeugendes Beispiel innovativer Norm- und Standardisierungsprojekte mit dem DIN-Innovationspreis.

Mit dem Testgerät können Solarzellen oder Verkapselungsmaterialien in einer einfachen Prozedur auf die Anfälligkeit für PID getestet werden. Die Herstellung kompletter Solarmodule und deren Test in großen Klimakammern entfallen. Stattdessen ermöglicht das Gerät den PID-Test bereits für einzelne, unverkapselte Solarzellen. Das bedeutet einen deutlich geringeren Material-, Energie- und Arbeitsaufwand. Das Testergebnis ist bereits nach wenigen Stunden verfügbar.



Volker Naumann (links) erhielt den Innovationspreis 
von DIN-Vorstandsmitglied Rüdiger Marquardt (Bild: DIN)

 

Lesen Sie dazu auch:
Mit Thermografie Auffälligkeiten an PV-Anlagen früh erkennen
Trafolose Wechselrichter mit Dünnschichtmodulen
Potentialinduzierte Degradation (PID)

 

 

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