16.06.2015

Universität Konstanz

Lebensdauer von Solarzellen im Fokus

Forschungscluster SolarLIFE untersucht Langzeitveränderungen von Solarmodulen.

Sie liegen jahrzehntelang auf dem Dach und sollen auch in absehbarer Zukunft noch gleichbleibend Strom produzieren: Solarmodule sind auf eine lange Betriebsdauer ausgelegt und sollen auch über ihre Garantiezeit von derzeit rund 25 Jahren hinaus einen möglichst gleichbleibenden Leistungsertrag erbringen. Wissenschaft und Industrie sind daher bestrebt, die Lebensdauer von Solarmodulen weiter zu verlängern. Langzeiteffekte und -schäden können den Wirkungsgrad von Solarzellen jedoch einschränken. Neun wissenschaftliche Einrichtungen sowie sieben Industrieunternehmen aus Deutschland und den Niederlanden taten sich nun zu einem Forschungsverbund zusammen, um Langzeitveränderungen in Solarmodulen zu analysieren und die Langzeitqualität und Lebensdauer von Solarzellen zu erhöhen. Der Solar-Forschungscluster SolarLIFE („Langzeit-Instabilitäten von Solarzellen – Forschung für einen erhöhten Ertrag“) wird von der Universität Konstanz und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energieforschung in Freiburg (ISE) aus koordiniert. Mit insgesamt 3,8 Millionen Euro wird SolarLIFE hauptsächlich vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie auch von den beteiligten Industrieunternehmen gefördert.

SolarLIFE will die Langzeitveränderungen in Solarzellen auf der Materialebene verstehen: Welche Materialeffekte können durch die lange Betriebszeit bedingt auftreten? In welchen Regionen der Solarzelle treten Schäden auf? Wie können solche Langzeitschäden verhindert werden? „Zeitintensive Messungen sind hierzu notwendig, die nicht an einem Institut allein durchgeführt werden können. Indem wir uns zu einem Forschungsverbund zusammengeschlossen haben, können wir nicht nur unsere Langzeit-Messplätze koordinieren, sondern vor allem auch das Wissen und die Spezialanalysemethoden der einzelnen Netzwerkpartner unbürokratisch teilen“, informiert die Konstanzer Physikerin Annika Zuschlag, die den Forschungscluster gemeinsam mit ihrem Freiburger Kollegen Dr. Wolfram Kwapil koordiniert.

„Unsere Industriepartner beteiligen sich nicht nur finanziell an der Grundlagenforschung, sondern stellen auch aktuelle Materialien und Proben zur Verfügung. Auf diese Weise können unsere Untersuchungsergebnisse direkt in Produktoptimierungen einfließen“, ergänzt Wolfram Kwapil. An SolarLIFE beteiligen sich Unternehmen aus dem gesamten Spektrum der Solarbranche, von Solarzellenherstellern über Maschinenbauer bis hin zu Produzenten von Folien für Solarmodule.

SolarLIFE gliedert sich in vier Teilprojekte auf, die den gesamten Forschungsbereich der Herstellung und Charakterisierung von Solarzellen und Solarmodulen umfassen. Langzeiteffekte auf Solarzellen werden unter anderem mittels sogenannter Degradationstests untersucht. Dabei werden die Solarzellen bzw. Solarmodule bei erhöhten Temperaturen und unter kontrollierten Beleuchtungsbedingungen kontinuierlich vermessen, um den zeitlichen Verlauf von Langzeiteffekten unter Betriebsbedingungen studieren zu können. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die vorhandenen Grenzflächen sowie die Veränderung von materialbedingten Defekten gelegt. Die beobachteten Ergebnisse führen zu einem besseren Verständnis der Alterungseffekte und damit langfristig zu deren Vermeidung.

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