Die Modulflüsterer: Tiefe Einblicke in die PV

Zunächst wurde der Effekt vor allem in feuchteren Klimazonen beobachtet, doch auch in gemäßigten Gebieten, wie in Deutschland, werden mittlerweile vermehrt Schäden publik. Es treten immer häufiger Isolationsfehler auf, welche letztlich die Wechselrichter dazu veranlassen, die Anlage aus Sicherheitsgründen nicht mehr einzuschalten.

Im Zusammenhang mit geschädigten Rückseitenfolien sind diverse Schadensbilder dokumentiert; u. a. kommt es vermehrt zu Korrosion bei Zellverbindern, Auskreiden der Rückseitenfolien, Delamination, Rissbildung oder Braunfärbung. Im schlimmsten Fall können diese Schäden dazu führen, dass die Betriebssicherheit der Solaranlagen nicht mehr gewährleistet ist.

Bisher beobachtete man diese Fehler vermehrt bei Solarmodulen, die im Zeitraum von 2010 bis 2012 verbaut wurden. Module mit schadhaften Rückseitenfolien, die auch in größeren Solarparks installiert sind, stellen durchaus ein Sicherheitsrisiko dar, da sie die Anforderungen der Schutzklasse II nicht mehr erfüllen. In dieser Periode wurden von einigen Herstellern Folien aus Polyamid (PA) oder mit fluorhaltigem Coating (FC) eingesetzt.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu betonen, dass es sich hierbei nicht um ein durchgehendes Problem des Moduldesigns handelt, PV-Module nicht grundsätzlich unter diesen Schäden leiden, sondern, dass es offensichtlich um eine gewisse Zeitspanne geht, in der teilweise weniger geeignete Materialien verbaut wurden. Die Abgrenzung zu gewöhnlichen Alterungserscheinungen (Degradationen), wie sie überall vorkommen, ist bisweilen nicht einfach. Genauere Untersuchungen sind deshalb essentiell. Um den Ursachen näher zu kommen, ist das Helmholz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN) auf dem Gebiet seit Jahren aktiv (Bild 1). Es hat hierzu eine neue Methode entwickelt, mit der sich Rückseitenfolien en masse im Feld zerstörungsfrei bestimmen lassen. Mittlerweile wurden rund 100 000 Module im Feld untersucht.

Nicht nur im Hintergrund: Backsheets

Rückseitenfolien haben die wichtige Aufgabe, Solarmodule vor UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Diffusion, chemischen Substanzen, mechanischer Beschädigung und Abrasion (Abtrag von Oberflächen) zu schützen und ihre elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. Diese Schutzfunktion sollte zumindest in der oftmals garantierten 20-jährigen Lebensdauer aufrecht erhalten bleiben.

Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung von BS ist zudem ihre Durchlässigkeit für schädliche Substanzen nach außen, die im Inneren des Modules entstehen können. Idealerweise sollte eine Folie nichts eindringen, jedoch Essigsäure austreten lassen.

Neben reinen PA-Folien kommen meist dreilagige Rückseitenfolien zum Einsatz. Bei den drei Lagen wird zwischen der Luftseite, dem Kern und der Innenseite unterschieden. Die Luftseite stellt dabei den Schutz zur Umgebung sicher, der Kern dient der Stabilität, während die Innenseite die Funktion hat, die Rückseitenfolie mit dem Modul zu verbinden und den Kern vor Strahlung von der Glasseite schützen. Entsprechend ihrer unterschiedlichen Funktion bestehen die Lagen auch aus unterschiedlichen Materialien, sie können grob in drei Gruppen eingeteilt werden (siehe Kasten: Polymer-Folienpakete).

Gefahrenpotential vorhanden: Wie schon beschrieben, kann eine Beeinträchtigung mit einhergehender Materialveränderung der Schutzschicht deren Funktionsfähigkeit und somit auch die Sicherheit des Moduls potentiell gefährden. Erst kürzlich hat ein ehemaliger Hersteller darüber informiert, dass bei bestimmten, von ihm in Umlauf gebrachten Solarmodulen, ein Defekt auftreten kann, der durch eine „fehlerhafte Rückseitenfolie verschiedener Zulieferer“ verursacht wird. Unter besonderen Wetter- und Umweltbedingungen, so der Hersteller, kann eine Gefahr für Leib und Leben infolge eines Stromschlags nicht ausgeschlossen werden, weshalb Teile von Solaranlagen, ohne entsprechende Schutzmaßnahmen gegen Stromschläge keinesfalls berührt werden dürfen.

Autor: Matthias Hüttmann

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.