Wie lange halten Solarzellen tatsächlich?

(15.10.2007) Auf Photovoltaik-Module geben Hersteller in der Regel eine Garantie von 20 oder 25 Jahren. Doch bislang gibt es nur wenige gesicherte Erkenntnisse darüber, wie lange neu entwickelte Module halten. Wie resistent sind sie gegenüber ...

• Regen, Hagel und Schnee,
• salziger Meeresluft und Ammoniak-haltiger Landluft,
• trockenem Wüstenklima mit viel Sand in der Luft oder
• hoher tropischer Luftfeuchtigkeit?

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben vor diesem Hintergrund verschiedene Außenbewitterungsanlagen errichtet, in denen PV-Module extreme Klimabedingungen aushalten müssen:

• Schnee, Wind und extreme UV-Strahlung auf der Zug­spitze bzw. auf einem Dach der Umwelt­for­schungs­station „Schneefernerhaus“ (siehe Bild rechts und/oder Google-Maps),
• salzige Meeresluft auf Gran Canaria,
• hohe Temperaturen mit großen Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht in der israelischen Wüste Negev,
• hohe Luftfeuchtigkeit bei warmen Temperaturen im indonesischen Serpong und

„Dort testen wir unter anderem neue Materialien für Photovoltaik-Module, etwa andere Verkapselungen der Halbleiter oder Rückseitenfolien“, erklärt Michael Köhl, Leiter des Testzentrums für Photovoltaik, und er ergänzt: „Da die Garantiedauer für die Module sehr lang ist, haben die Anbieter bei neuen Materialien eine große Hemmschwelle. Beschleunigte Bewitterungstests könnten für mehr Innovationsfreude sorgen.“ Aufwändige Messtechniken und -konzepte ermitteln, welcher UV-Strahlung, welchen Temperaturen und Feuchtigkeiten die Module ausgesetzt sind. „Die Kunst liegt vor allem darin, gut messbare Größen zu finden, bei denen schon nach zwei oder drei Jahren deutliche Veränderungen auftreten können. Etwa die UV-Durchlässigkeit der Verkapselungsmaterialien: Sie ändert sich, lange bevor ein Leistungsabfall messbar ist“, so Köhl. Mit mathematischen Modellen berechnen die Forscher dann die mittlere Belastung aus allen gemessenen Größen für verschiedene Klimata.

Zudem sollen die Außenanlagen die Resultate aus einer Umweltsimulationskammer bestätigen, die derzeit in Freiburg entsteht. Ab dem Frühjahr 2008 sollen hier Solarmodule getestet werden. Die Kammer verschärft die Klimabedingungen weiter und soll Schwachstellen der Module schneller aufzeigen können. Basis sind Fluoreszenzlampen: Sie simulieren die UV-Strahlung der Sonne, strahlen aber kaum Wärme ab wie die üblichen Xenonlampen. „Damit lösen wir das Hauptproblem der UV-Prüfung: Denn bei herkömmlichen Klimakammern erwärmen sich die zu testenden Module durch die Lampen. Dies hat wiederum einen Einfluss auf die Lebensdauer - das Resultat wird verfälscht.“ Bei der neuen Klimakammer kann dagegen z.B. die Temperatur des Moduls auf einen konstanten Wert gehalten und gleichzeitig die Luftfeuchtigkeit auf hohem Niveau eingestellt werden.