Dünnschicht-Photovoltaik: ZSW erweitert Testlabor zur besseren Prüfung und Ertragsprognose von Solarmodulen

Die boomende Dünnschicht-Photovoltaik benötigt genauere und effizientere Messverfahren, berichtet das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in einer Pressemitteilung. Zu diesem Zweck habe das Solar- Forschungsinstitut jetzt sein Dünnschicht-Testlabor „Solab“ erweitert. Mit Sonnensimulation, Vorbeleuchtung, Klima- und Belastungstests wollen die Solarforscher grundlegende Messverfahren entwickeln, die an die spezifischen Erfordernisse der Dünnschicht-Techniken angepasst sind.
Die neuen Verfahren werden zusammen mit der Solarindustrie entwickelt. Ziel sei eine bessere Vorhersage der Solarstrom-Erträge. Die Verfahren und die materialwissenschaftliche Forschung am Institut sollen Hersteller bei der Entwicklung von Dünnschicht-Solarzellen mit höherer Leistung und längerer Lebensdauer unterstützen. Das Testzentrum wurde mit Vertretern der europäischen Solarforschung und -industrie am 02.02.2010 eröffnet.

Verlässliche Daten zur Qualität der Dünnschichtmodule wichtig
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.“
Bisher hätten Forschung und Industrie für die Dünnschichttechnik noch keine ausreichend präzisen Prüfverfahren für Nennleistung und Langzeitstabilität. Das könne mitunter schwerwiegende Auswirkungen für Errichter und Betreiber von Photovoltaikanlagen haben: Nur fünf Prozent Unterleistung einer Ein-Megawatt-Anlage schlagen laut ZSW mit rund 13.000 Euro Verlust pro Jahr zu Buche.

Entwicklung besserer Testnormen für Labor und Freifeld
In diese Wissenslücke stoße nun das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Das Institut hat sich in der Photovoltaik seit den 90er Jahren auf die Erforschung und Entwicklung der Dünnschichttechnik spezialisiert. Mit dem TÜV Rheinland und der Industrie will das ZSW in einem Forschungsprojekt des Bundesumweltministeriums bessere Testnormen für Labor und Freifeld entwickeln. Durch die Ergebnisse versprechen sich die Forscher auch ein besseres physikalisches Verständnis, das durch die materialwissenschaftliche Kompetenz des Instituts ideal ergänzt wird. Die Verknüpfung von exakten Freifeldmessungen auf Modul- und Systemebene mit beschleunigten Alterungstests im Labor sollen die Vorhersagbarkeit der Erträge für Produzenten und Betreiber verbessern.

„Solab“ mit Klimakammern, Sonnensimulator und Lichttisch
Dem erweiterten Solarlabor, kurz „Solab“, stehen laut ZSW neben den bereits bestehenden Klimakammern und einem Sonnensimulator der Klasse AAA neue Geräte zur Verfügung. Der Sonnensimulator könne künftig auch Module bis zu einer Diagonale von 3,4 Metern untersuchen. Durch die Verknüpfung der Labormessungen mit den Freilandtests auf dem Solar-Testfeld Widderstall entstünden einzigartige Untersuchungsbedingungen, die zu neuen Erkenntnissen führen sollen.
Ein neuer Lichttisch unterzieht die Module einer definierten Vorbeleuchtung, dem so genannten Light-Soaking. Erst danach kommen sie unter den Sonnensimulator. Bei Dünnschichtmodulen ist eine einheitliche Vorbehandlung nötig, da sie je nach Technologie unterschiedlich auf Dunkelheit und Licht reagieren. Werden beispielsweise CIS-Module vor der Messung in der Dunkelheit gelagert, verfälscht das die Leistungsmessung. Hersteller mussten daher unter Umständen in den Produktangaben einen niedrigeren Wirkungsgrad als tatsächlich erreicht angeben. Das verschlechterte die Marktchancen. Mit dem Lichttisch werde es hier künftig präzisere Daten geben.

UV-Licht als alternative Vorbeleuchtungsquelle?
In UV-Tests wird geprüft, ob die Kunststoffkomponenten durch Sonnenlicht in Mitleidenschaft gezogen werden. Die Forscher interessiert aber auch, ob das blaue UV-Licht als alternative Vorbeleuchtungsquelle einsetzbar ist. Es sei bislang nicht ausreichend erforscht. Möglicherweise könnte das die Vorbeleuchtungszeit drastisch reduzieren und Kosten sparen. Die Tests zur Zug- und Druckbelastung würden ebenfalls künftig schneller durchgeführt, da der Umbau des Moduls entfalle. Diese Prüfung sei besonders wichtig beim Einsatz von Dünnschicht-Solarmodulen für die Gebäudeintegration, für die sie sich aufgrund ihres homogenen Aussehens besonders eignen. Die neuen Messverfahren sollen zugleich Schwachstellen der Module systematisch aufdecken, um sie per materialwissenschaftlicher Ursachenforschung zu erklären. Das helfe den Herstellern, ihre Produkte hinsichtlich Leistung und Lebensdauer zu optimieren. Firmen könnten vom „Solab“ sowohl hinsichtlich neuer als auch bestehender Produkte profitieren. Ziel sei es, das Marktwachstum der Dünnschichttechnik weiter zu beschleunigen.

Renommiertes Forschungsinstitut an drei Standorten
Das ZSW gehört zu den renommiertesten Forschungsinstituten für 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.

04.02.2010 | Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH