Höhere Energieerträge durch Hotspotvermeidung

Die aktuelle Energiepolitik fordert hohe Installationen an PV-Anlagen in Wohn-/Industriegebieten. Aufgrund der Komplexität von Dächern und Gebäudeelementen (z. B. Schornsteine und Bäume) ist mit einer stärkeren Teilbeschattung von PV-Anlagen zu rechnen. Regelmäßige Teilverschattungen führen zu erheblichen Energieverlusten und höherer thermischer Belastung, was in Hotspots und Alterung der Polymere resultiert.

Die derzeitige Generation von Hot-Spot-freien Modulen ist an ihre Grenzen gestoßen, nachdem große Solarzellen mit mehreren Busbars und Drähten anstelle von Tabs entstanden sind. Im Rahmen des SegmentPV-Projekts soll daher ein modifiziertes und aktualisiert patentiertes Hot-Spot-freies (HSF) Modul fortentwickelt werden. Hier wird nicht zuletzt der branchenweiten Revolution bei den Wafergrößen und Teilzellendesigns Rechnung getragen, die eine Aktualisierung des Designs verlangt und einen Forschungsbedarf für die Komponenten für HSF-Module hervorgerufen hat.  

Grundlage der Weiterentwicklung des modifizierten hot-spot-freien (HSF) Moduls ist eine Analyse verschiedener Teilverschattungsszenarien, bei denen die Teilverschattung zum Teil des Normalbetriebs wird. In Umsetzung solcher spezifischer Moduldesigns muss jedoch insbesondere in der Mess- und Prüftechnik als auch der Zuverlässigkeitsbewertung eine Anpassung der Test- und Messregimes erfolgen. Im Teilvorhaben des Fraunhofer CSP befasst sich SegmentPV speziell mit neuen Zelltechnologien, -größen, -formaten (Drittel- oder Halbzellen) sowie unterschiedlicher Diodentechnologien (integrierte aktive und passive Bypass-Dioden) und wie diese Komponenten elektrisch zuverlässig und ertragsmaximierend charakterisiert und bewertet werden können. Es werden Mess- und Prüfmethodiken entwickelt, um neue Zell- und Modulkonzepte schnell bewerten und qualifizieren zu können. Mittelfristig wird das Prüfprotokoll standardisiert und in der PV-Branche etabliert werden. Durch die Erkenntnisse und das neue Produktkonzept können neue Anwendungslokationen, insbesondere im urbanen Bereich, zu neuen PV-integrierten Gebäudelösungen führen.

Das angestrebte Modul wird deutlich geringeres Hot-Spot-Risiko unter Teilverschattungsbedingungen und einen deutlich höheren Energieertrag haben, was zu niedrigeren Energiekosten führt. Mit dieser Technologie kann ein Großteil der Dachfläche mit PV-Modulen belegt werden, was den Wirkungsgrad bei begrenzter Dachfläche erhöht. Es wird erwartet, dass die SegmentPV eine höhere Energieausbeute unter Teilverschattungsbedingungen, niedrigere Systemkosten, niedrigere Energiekosten, niedrigere nivellierte Kosten und eine sehr gute Haltbarkeit auf begrenzten Flächen hat, die von Hindernissen umgeben sind, die zu einer Teilverschattung führen.