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Im Fokus: Lebensdauer von Solarmodulen

Darüber, wie gut Photovoltaik-Anlagen einen jahrzehntelangen Dauerbetrieb bei Wind und Wetter überstehen, ist noch nicht allzu viel bekannt. Ein Forschungsprojekt will das ändern. (Bild: © Naturstrom AG)
Darüber, wie gut Photovoltaik-Anlagen einen jahrzehntelangen Dauerbetrieb bei Wind und Wetter überstehen, ist noch nicht allzu viel bekannt. Ein Forschungsprojekt will das ändern. (Bild: © Naturstrom AG)

Zu Materialfehlern bei Solarmodulen wurde viel geforscht. Wissenschaftler wissen, welche Schäden wie stark verbreitet sind. Unbekannt ist, wie sich der Langzeitbetrieb auswirkt, bei dem Photovoltaik-Anlagen jahrzehntelang jedem Wetter ausgesetzt sind.

22.06.2015 – Welche Materialeffekte können bei Solarmodulen durch lange Betriebszeiten auftreten? In welchen Regionen der Solarzelle treten vermehrt Schäden auf? Wie können solche Langzeitschäden verhindert werden? Betreiber von Solaranlagen möchten möglichst lange eine gute Stromausbeute erzielen – doch auch an Solarmodulen, die jahrzehntelang auf dem Dach liegen, nagen Wind, Wetter und der Zahn der Zeit. Solarmodule sind auf eine lange Betriebsdauer ausgelegt und sollen auch über ihre Garantiezeit von derzeit rund 25 Jahren hinaus einen möglichst gleichbleibenden Leistungsertrag erbringen. Wissenschaft und Industrie sind daher bestrebt, die Lebensdauer weiter zu verlängern. Langzeiteffekte und -schäden können den Wirkungsgrad von Solarzellen jedoch einschränken. Also gilt es, herauszufinden, welche Schäden vermehrt auftreten, wo sie auftreten und warum.

Neun wissenschaftliche Einrichtungen sowie sieben Industrieunternehmen aus Deutschland und den Niederlanden haben sich deswegen zu einem Forschungsverbund zusammengeschlossen. Ziel der Auswertung ist es, die Lebensdauer von Solarzellen zu untersuchen und zu erhöhen. Der Solar-Forschungscluster SolarLIFEwill die Langzeitveränderungen in Solarzellen auf der Materialebene verstehen: „Zeitintensive Messungen sind hierzu notwendig, die nicht an einem Institut allein durchgeführt werden können“, informiert Physikerin Annika Zuschlag von der Universität Konstanz, die den Forschungscluster gemeinsam mit ihrem Kollegen Dr. Wolfram Kwapil vom Fraunhofer-Institut für Solare Energieforschung (ISE) koordiniert. An SolarLIFE beteiligen sich Unternehmen aus dem gesamten Spektrum der Solarbranche, von Solarzellenherstellern über Maschinenbauer bis hin zu Produzenten von Folien für Solarmodule.

SolarLIFE gliedert sich in vier Teilprojekte auf, Langzeiteffekte auf Solarzellen sollen unter anderem mittels sogenannter Degradationstests untersucht werden. Dabei werden die Solarmodule bei erhöhten Temperaturen und unter kontrollierten Beleuchtungsbedingungen kontinuierlich vermessen, um den zeitlichen Verlauf von Langzeiteffekten unter Betriebsbedingungen studieren zu können. Grundsätzlich können Solarmodule entweder schon bei der Massenfertigung oder Montage Schäden erleiden oder aber durch Hagel und andere spätere Einwirkung an Wirkkraft verlieren. Interessant ist die Frage, wie sich die Langzeitnutzung auf völlig intakte Panels auswirkt – und auf jede, die bereits bei Inbetriebnahme kleinere Mängel aufweisen.

Die Untersuchung von Modulen aus der Massenanfertigung hatte in der Vergangenheit bereits gezeigt, dass die Hersteller häufig nicht in der Lage sind, das hohe technische Niveau ihrer Prototypen auch in der Massenproduktion aufrecht zu erhalten. Fehlerhafte Lötstellen führten beispielsweise dazu, dass etliche Module hohe Temperaturschwankungen nicht so gut überstanden, wie es die Zertifizierungsrichtlinien eigentlich erfordern. Einige Module wiesen auf ihrer Oberfläche mikroskopische Schäden auf, die entweder schon bei der Herstellung oder später während des Transports oder der Montage entstanden. Auch Mikrorisse in den Wafern kristalliner Module sind keine Seltenheit. Forscher haben hierzu in der Vergangenheit umfassende Untersuchungen durchgeführt. Sie kennen die häufigsten Schwachstellen und wissen auch, wie verbreitet diese sind. Doch darüber, wie gut Photovoltaik-Anlagen einen jahrzehntelangen Dauerbetrieb überstehen, ist weniger bekannt. rr


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