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Bessere Vorhersage von PV-Erträgen

  • Neue Prüfverfahren sollen Dünnschicht-Solarmodule genauer und schneller testen

(3.5.2010; Woche der Sonne) Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat sein Dünnschicht-Testlabor "Solab" erweitert, um mit Sonnensimulation, Vorbeleuchtung, Klima- und Belastungstests genauere und effiziente Messverfahren speziell für Dünnschichtphotovoltaik zu er­arbeiten. Gemeinsam mit der Solarindustrie sollen neue Verfahren gefunden werden, die die Hersteller bei der Entwicklung von Dünnschicht-Solarzellen mit mehr Leistung und Lebensdauer unterstützen sowie eine bessere Vorhersage der PV-Erträge ermöglichen.

Bis 2006 lag der Marktanteil der Dünnschichtphotovoltaik noch im einstelligen Pro­zentbereich. Für 2010 werden bereits 20 bis 30 Prozent prognostiziert. "In diesem dynamischen Markt werden verlässliche Daten zur Qualität der Dünnschichtmodule immer wichtiger. Hersteller und Zertifizierer brauchen dafür aber genauere Mess­verfahren", sagt Dr. Michael Powalla, Mitglied im ZSW-Vorstand und Geschäftsbe­reichsleiter Photovoltaik. "Unser neues Testlabor 'Solab' ist jetzt in der Lage, auf Dünnschichtmodule verschiedenster Hersteller zugeschnittene, standardisierte Messverfahren zu entwickeln. Der Industrie erspart das den Aufbau zusätzlicher Kapazitäten."

Dass bislang noch keine ausreichend präzisen Prüfverfahren für Nennleistung und Langzeitstabilität von Dünnschichtmodulen verfügbar ist, kann kann mitunter gra­vierende Auswirkungen für Errichter und Betreiber von PV-Anlagen haben: Nur fünf Prozent Unterleistung einer Ein-Megawatt-Anlage schlagen mit rund 13.000 Euro Verlust pro Jahr zu Buche.

Das ZSW, das sich seit den 90er Jahren auf die Erforschung und Entwicklung der Dünnschichttechnik spezialisiert hat, will mit dem TÜV Rheinland und der Industrie in einem Forschungsprojekt des Bundesumweltministeriums bessere Testnormen für Labor und Freifeld entwickeln. Gerade die Verknüpfung von exakten Freifeldmessungen auf Modul- und Systemebene mit beschleunigten Alterungstests im Labor wird für Pro­duzenten und Betreiber die Vorhersagbarkeit der Erträge verbessern.

Dem erweiterten Solarlabor, kurz "Solab", stehen neben den bereits bestehenden Klimakammern und einem Sonnensimulator der Klasse AAA neue Geräte zur Verfügung.

  • Der Sonnensimulator kann künftig auch Module bis zu einer Diagonale von 3,4 Metern untersuchen, die Labormessungen werden mit den Freilandtests auf dem Solar-Testfeld Widderstall verknüpft.
  • Ein neuer Lichttisch unterzieht die Module einer definierten Vorbeleuchtung, dem so genannten "Light-Soaking". Erst danach kommen sie unter den Son­nensimulator. Bei Dünnschichtmodulen ist solch eine einheitliche Vorbehandlung nötig, da sie je nach Technologie unterschiedlich auf Dunkelheit und Licht reagieren und dadurch die die Leistungsmessung. Hersteller mussten daher unter Umständen in den Produktangaben einen niedrigeren Wirkungsgrad als tatsächlich erreicht angeben.
      
  • In UV-Tests wird die Sonnenlicht-Resistenz der Kunststoffkomponenten geprüft, und außerdem erforscht, ob das blaue UV-Licht als alternative Vor­beleuchtungsquelle einsetzbar ist - das könnte die Vorbeleuchtungszeit drastisch reduzieren und Kosten sparen.

Die neuen Messverfahren sollen zugleich Schwachstellen der Module systematisch aufdecken und diese per materialwissenschaftlicher Ursachenforschung erklären. Herstellersollen so dabei unterstütz werden, ihre Produkte hinsichtlich Leistung und Lebensdauer zu optimieren.

Das ZSW gehört zu den renommiertesten Forschungsinstituten auf den Gebieten Photovoltaik, Energiesystemanalyse, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen. 2006 brachte das Institut die CIGS-Dünnschichttechnik mit einem Industriepartner zur Industriereife. An den drei Standorten Stuttgart, Ulm und Wid­derstall sind derzeit rund 170 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Sie erwirtschaften einen Umsatz von über 20 Millionen Euro.

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