Erforschung der Regenerationsfähigkeit und Ableitung von Ertragsprognosen bezüglich Potential-induzierter Degradation für installierte Silizium-Solarmodule
| Projektpartner | Fraunhofer CSP; DiSUN; Freiberg Instruments |
| Förderer | BMWi |
| Projektlaufzeit | 1.1.2018 - 30.4.2021 |
| Bearbeiter | Jörg Kirchhof |
Bei kristallinen PV-Modulen kann während des Betriebs eine potenzialinduzierte Degradation auftreten, welche sich in einer Reduktion des Füllfaktors der PV-Kennlinie bemerkbar macht. Ursache hierfür ist die Wanderung von Natriumionen aus dem Deckglas in die SiNx-Schicht der PV-Zelle und von dort entlang von Stapelfehlern in das Zellmaterial. Hier verursachen die Ionen Kurzschlüsse und bewirken eine Verringerung des Parallelwiderstands der Zelle. Betroffen sind je nach Zell-Technologie entweder die PV-Zellen am positiven oder negativen Ende des Strings. Damit die Ionenwanderung stattfindet, muss ein großes Potenzial zwischen dem Glas und den eingebetteten Solarzellen vorliegen.
Innerhalb der Projektlaufzeit wurden am PV-Freifeld des Fraunhofer IEE Untersuchungen an sechs PID-empfindlichen PV-Modulen durchgeführt, welche einem zeitlich gesteuerten negativen Polarisationsspannung (Degradation) und in einer zweiten Phase zusätzlich einem nächtlichen positiven Polarisationsspannung (Regeneration) zwischen den Zellen und dem Modulrahmen ausgesetzt wurden. Die Module wurden während der gesamten Testzeit im Maximum Power Point betrieben und einmal pro Minute wurden PV-Kennlinien, sowie die Kenndaten (Leerlaufspannung, MPP-Spannung, MPP-Strom und Kurzschluß-Strom) der Module aufgezeichnet. Sechs weitere Module gleicher Bauart wurden während des Projekts ohne Polarisationsspannung betrieben und in der gleichen Weise vermessen. Bei einem weiteren PV-Modul wurden Oberflächenelektroden auf dem Glas angebracht und die Oberflächenpotenziale mit Hilfe von speziellen hochohmigen Verstärkern vermessen. Auch dieses Modul wurde einer Polarisationsspannung ausgesetzt.
Die Ergebnisse haben gezeigt, dass eine Regeneration mit Hilfe der nächtlich angelegten Polarisation nur zu einer teilweisen Regeneration der Module führt und dass nicht bei allen Modulen eine zufriedenstellende Regeneration stattfindet. Die Vermessung der Oberflächenpotenziale ergab, dass unter bestimmten Umweltbedingungen besonders die am Rand befindlichen Module einer hohen Potenzialdifferenz und damit einer starken Degradationsbelastung ausgesetzt sind.
Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und