Halle (Saale). Im Projekt »SegmentPV« entwickeln die Projektpartner Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP und das bayerische Unternehmen AESOLAR ein patentiertes Photovoltaikmodul, das speziell auf die Herausforderungen von Teilverschattungen eingeht und somit mehr Energieertrag und Zuverlässigkeit verspricht.
Beim Einsatz von Photovoltaikmodulen im urbanen Raum kommt es häufig zu Teilverschattungen, die im Laufe der Nutzungsdauer zu erheblichen Energieverlusten und einer höheren thermischen Belastung führen. Werden Photovoltaik-Anlagen in Wohn- und Industriegebieten eingesetzt, sorgen Dächer, Schornsteine oder Bäume in der Umgebung für stärkere Teilverschattung als bei Solarmodulen, die auf Freiflächen installiert sind. Regelmäßige Teilverschattungen führen zu Energieverlusten und einer höheren thermischen Belastung.
Im Extremfall führen bereits fünf Prozent Verschattung der Modulfläche zum Totalverlust der Modulleistung. Eine ungünstige Verschattung kann zur Überhitzung eines Bereichs eines Solarmoduls führen. Diese Hotspots beeinträchtigen die Zuverlässigkeit, etwa durch eine verstärkte Alterung der Polymere, die in Verkapselungsmaterialien der Solarzellen eingesetzt werden.
Hier setzt das bis Ende September 2025 laufende Projekt »SegmentPV« an, in dem ein modifiziertes Hot-Spot-Freies (HSF) Photovoltaikmodul entwickelt wird, das durch Segmentierung des Modul-Layouts und den Einsatz integrierter Bypass-Dioden einen höheren Energieertrag und eine geringere Hot-Spot-Gefahr bietet und somit speziell für den Einsatz unter Teilverschattungsbedingungen optimiert ist.
Zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit der Module wurden Dauerstresstests mit thermomechanischen Stresszyklen sowie Verschattungstests im Labor durchgeführt. Ein neuartiger Hot-Spot-Test mit alternierenden Betriebsbedingungen identifiziert potenzielle Probleme im Dauerbetrieb, während ein spezieller Bypass-Dioden-Test die Langlebigkeit auch im Modulverbund demonstrieren soll. Diese Prüfungen werden aktuell auf die Prototypen angewendet und liefern erste positive Ergebnisse. Bis zum Projektende im September sollen die Untersuchungen zur Langzeitzuverlässigkeit abgeschlossen sein und die Ertragssteigerung auch unter Freiluftbedingungen demonstriert werden.
»Mit dem neuen HSF-Modul können wir die Energieausbeute von Photovoltaikanlagen deutlich steigern und gleichzeitig die Systemkosten senken. Dies ist ein wichtiger Schritt zur stärkeren Nutzung erneuerbarer Energien in urbanen Gebieten«, sagt Matthias Pander, Projektleiter am Fraunhofer CSP in Halle (Saale).
