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15.12.2016, 09:28 Uhr Meldung drucken | Artikel empfehlen

Neue Software findet Leistungsverluste bei Solarmodulen

Freiburg – Photovoltaik-Forscher haben die Wirkungsgrade von Solarzellen in den letzten Jahrzehnten immer weiter nach oben geschraubt. Um Leistungsverluste auf dem Weg von der Solarzelle zum Solarmodul zu minimieren, hilft nun eine neue Software, die erstaunliches Potenzial bietet.

Waferbasierte Photovoltaik(PV)-Module bestehen aus einer Reihe von einzelnen Solarzellen. Um von den Effizienzverbesserungen auf Zellebene auch auf Modulebene zu profitieren, muss die Integration von Solarzellen zuverlässig und gleichzeitig verlustarm umgesetzt werden. Vor diesem Hintergrund hat nun eine Forschergruppe des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE eine neue Software entwickelt.

Zelle-zu-Modul-Effekte optimieren
Die Gruppe „Photovoltaische Module“ am Fraunhofer ISE hat die Software SmartCalc.CTM entwickelt. Damit sollen PV-Modulhersteller und Materialhersteller den Aufbau und die Materialkombination eines PV-Moduls optimieren, ohne dass eine Prototypenherstellung erforderlich ist. SmartCalc.CTM ist eine Software zur Berechnung der sogenannten Zelle-zu-Modul-Effekte (Cell to Module/CTM), die bei der Integration von Solarzellen in Solarmodule entstehen. Ausgehend von der Zellleistung berechnet die Software optische Verluste und Gewinne (z. B. durch Reflexion), elektrische Verluste (z. B. durch Widerstände) und geometrische Verluste (durch inaktive Flächen) in Solarmodulen. Ziel ist es, unter den jeweiligen Rahmenbedingungen das Modul mit der bestmöglichen Leistung oder dem höchsten Wirkungsgrad entstehen zu lassen. Die aktuelle Version der kommerziell verfügbaren Software richtet sich an Hersteller von waferbasierten Silzium-Solarmodulen, wie ein Wissenschaftler des Fraunhofer ISE gegenüber IWR Online erklärte. Doch auch für zukunftsorientieret Modulkonzepte sowie für Dünnschicht-Solarmodule kann die Software angepasst werden und zu Effizienzsteigerungen führen.

Kostengünstigere Materialien analysieren
„SmartCalc.CTM richtet sich an Modulhersteller und Anbieter von Modulmaterialien“, so Matthieu Ebert, Teamleiter „Moduleffizienz und neue Konzepte“ am Fraunhofer ISE. „Unsere Software bietet einen Mehrwert, indem sie in kürzester Zeit das Zusammenspiel der Einflussfaktoren bei der Modulherstellung analysiert und klar veranschaulicht.“ Solarzellen, Einkapselungsmaterialien oder Modulgläser lassen sich mit der Software anpassen. Auch auf der Kostenseite kann die Software nach Angaben der Forscher bei Optimierungen unterstützen. Beispielsweise könne der Einsatz kostengünstigerer Materialien und deren Effekt auf die Leistungseffizienz der Module verglichen und bewertet werden.

CTM über 100 Prozent möglich: PV-Modul besser als seine Zellen
Die Software SmartCalc.CTM basiert auf einem Modell, das am Fraunhofer ISE seit 2008 erarbeitet und publiziert wurde. Das Modell berücksichtigt eine Vielzahl von Einflussfaktoren, die sich nach den physikalischen Mechanismen und der jeweiligen Modulkomponente gliedern. Alle Faktoren können eine Leistungsveränderung bewirken. Auf diese Weise lassen sich Potenziale für Verbesserungen leicht erkennen und nutzen. Verändert man die Solarzellen, die Modulmaterialien, den Aufbau des Moduls, ändern sich die CTM-Faktoren zum Teil erheblich. „Eine Optimierung aller Faktoren kann bei gut abgestimmten Materialien und Modulkonzepten sogar zu einem Gewinn (CTM > 100 Prozent) an Leistung gegenüber der Summe aller Zellleistungen führen“, so Ebert.

Quelle: IWR Online

© IWR, 2016

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