Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSPHöhere Wirkungsgrade, mehr Marktanteile: Die Photovoltaikindustrie erlebt derzeit, wie die PERC-Zellentechnologie im Begriff ist, der Standard-Al BSF-Zellentechnologie den Rang abzulaufen. Für 2019 wird ihr ein Marktanteil von über 30 % prognostiziert. Gleichzeitig scheint eben jene PERC-Technologie besonders anfällig zu sein für eine in den vergangenen Jahren festgestellte neue Art der Degradation: Mit Verlusten von bis zu 10 % in Multi-Si PERC-Modulen[1] zeigen sich PERC-Solarzellen von durch Licht und erhöhte Temperaturen (kurz LeTID) hervorgerufenen Ausfällen besonders stark betroffen. Im Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP wurde diese Degradationsanfälligkeit in den letzten Jahren intensiv erforscht.
Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hat die LeTID-Empfindlichkeit kommerzieller PERC-Solarmodule bewertet. Es wurden dabei neun Modultypen mit zwei Modulen pro Hersteller von marktführenden Unternehmen getestet. Da es sich bei LID um einen physikalischen Abbauprozess innerhalb der Solarzellen handelt, definierte man die Modultestbedingungen auf der Grundlage umfangreicher Zelltests. Insbesondere wurden die Testbedingungen so gewählt, dass zwischen dem bekannten bor-sauerstoffbezogenen LID und dem PERC-spezifischen LeTID unterschieden werden konnte. Zwischen den Abbauzyklen fanden regelmäßige Leistungsmessungen unter Standard-Testbedingungen statt, um die Leistungsstabilisierung zu bewerten.
Der LeTID-Benchmark handelsüblicher PERC-Module zeigt eine LeTID-bezogene Verlustleistung von bis zu 6 % (Abb. 1). Bei vier Herstellern wurde eine Verlustleistung von mehr als 3 % festgestellt. Drei Hersteller weisen durchschnittliche Verluste von 1 % bis 2,5 % auf. Schließlich wurden zwei LeTID-stabile Module mit Leistungsverlusten von deutlich unter 1 % identifiziert. Darüber hinaus hat der Test ergeben, dass die Streuung der Verlustleistung auch bei PV-Modulen eines einzigen Herstellers sehr groß sein kann. Infolgedessen haben nicht alle Zellen die gleiche Empfindlichkeit für LeTID, was auch aus dem EL-Bild geschlossen werden kann, das ein inhomogenes Abbaumuster zeigt (Abb. 2).
Diese Ergebnisse machen deutlich, dass es eines standardisierten Prüfplans für die LeTID-Empfindlichkeit von PERC-Modulen bedarf. Das Fraunhofer CSP betreibt eine breite Palette von LID-Testgeräten und Charakterisierungstools, die allen PV-Hersteller die Möglichkeit gibt, unabhängige Ergebnisse über die LeTID-Empfindlichkeit ihrer Solarzellen und Module zu erhalten.
Auf dem PV-Symposium in Bad Staffelstein vom 19.-21.3.2019 wurden aktualisierte Ergebnisse und eine mögliche Schätzung des Energieverlusts durch LeTID-empfindliche Module vorgestellt. Die Forscher des Fraunhofer CSP, Matthias Pander, Bengt Jäckel, David Dassler und Matthias Ebert wurden dort für ihren Beitrag "Prognose des potenziellen Leistungs-/Ertragsverlustes durch LeTID anfällige Module" mit dem Preis für die zweitbeste Poster-Präsentation ausgezeichnet.
„Wir konnten zeigen, dass sich LeTID in warmen Klimazonen schneller entwickelt, weil dort die Modultemperaturen höher sind. Nach wenigen Betriebsjahren können sich dort schon relevante Verluste zwischen 4 und 5 Prozent zeigen“, fasst Pander die Ergebnisse zusammen. „Ich freue mich sehr über die Auszeichnung für unser Team. Die Ehrung unterstreicht die Bedeutung der Qualitätskontrolle und den weiteren Forschungsbedarf“, so Pander.