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Prüfung PV-Module

Für die Untersuchung der elektrischen und mechanischen Zuverlässigkeit von PV-Modulen bieten wir ausgewählte Prüfungen aus Norm IEC 61215-2 an, z. B. Klima- und UV-Tests. Alle Prüfungen sind für Siliziumsolarzellen ausgelegt.

Wir bieten derzeit folgende Prüfungen an:

  • Bestimmung des Wirkungsgrades
  • Bestimmung des Temperaturkoeffizienten
  • Bestimmung von Mikrorissen und Kontaktfingerfehlern in Modulen mittels Elektrolumineszenz
  • Bestimmung von Kurzschlüssen und Kontaktfehlern mittels Thermographie im Modul

Ansprechpartner
Dr. Marc Köntges
Tel.: +49 (0) 5151-999 432
E-Mail: m.koentges@isfh.de

Außentests

Um den Wirkungsgrad von Solarmodulen zu bestimmen ist die zuverlässigste Methode eine Messung im Freien unter realen Bedingungen. Durch die natürliche Erwärmung des Solarmoduls durch das Sonnenlicht wird gleichzeitig der Temperaturkoeffizient des Solarmoduls bestimmt. Auf unserem Messstand können Solarmodule bis zu einer Größe von 160 cm x 90 cm charakterisiert werden. Es können Solarmodule mit Voc max. 100 V und Isc max. 18 A gemessen werden.

Outdoor

Outdoor

Flasher

Mit unserem Klasse A Flashermessplatz (HALM) ist es wie auf dem Outdoormessstand möglich, den Temperaturkoeffizient von Solarmodulen aufzunehmen und den Wirkungsgrad zu bestimmen. Die Module werden in einem Klimaschrank auf 70°C erhitzt. Durch eine aktive Lüftung kühlt das zu messende Modul gleichmäßig ab. In der Abkühlphase werden in definierten Temperaturschritten Strom-Spannungs-Kennlinien mit dem Flasher aufgenommen. Die Beleuchtung des Moduls wird durch eine Glasscheibe in der Klimakammer realisiert. Dieser Messstand kann Module bis zu einer Größe von 180 cm x 140 cm aufnehmen.

Flasher

Flasher

Mikrorisse und Kontaktfingerfehler

Für die Elektrolumineszenzmessung wird das Solarmodul als Leuchtdiode betrieben und dessen Licht mit einer Kamera aufgenommen. Geschädigte Bereiche von Solarzellen im Modul lumineszieren schwächer als andere. Mit der Elektrolumineszenzmessung können Mikrorisse und Kontaktfingerfehler in einem Solarmodul bestimmt werden.

Elektrolumineszenz

Elektrolumineszenzaufnahme eines von Mikrorissen durchzogenen PV-Moduls. Schwarz erscheinen die Bereiche, die durch Mikrorisse elektrisch isoliert und damit inaktiv sind. Bei den schwarzen vertikalen Linien handelt es sich um abgerissene Kontaktfinger.

Kurzschlüsse und Kontaktfehler

Die Thermographiemessung ermöglicht es, die elektrische Wärmeleistung eines Moduls ortsaufgelöst mit einer Thermokamera zu bestimmen. Anhand des Wärmebildes können Kurzschlüsse in Solarzellen und Kontaktfehler zwischen Verbindungsbändchen und Solarzelle erkannt werden.

Thermographie

Thermographieaufnahme der Rückseite desselben PV- Moduls. Das Bild ist vertikal gespiegelt, damit es direkt mit der Elektrolumineszenzaufnahme verglichen werden kann. Die hell erscheinenenden vertikalen Kontaktbändchen weisen keine Auffälligkeiten auf.

Hotspots, EVA-Degradation und Mikrorisse

Mit der Polymerfloureszenzmessung können chemische Produkte im Laminationsmaterial beobachtet werden, die durch die Zersetzung des Laminationsmaterials aufgrund von UV-Bestrahlung und thermischen Prozessen entstehen. Mit diesem Verfahren ist es möglich Bereiche im PV-Modul zu identifizieren, die im Betrieb typischerweise heißer sind als andere Bereiche im PV-Modul (Hot-Spots), bevor diese Bereiche z.B. durch eine Braunfärbung sichtbar werden. Die Konzentration der Zersetzungsprodukte vermindert sich zwischen den Solarzellen und in der direkten Nähe von Mikrorissen. Dadurch ist es mit dieser Methode zusätzlich möglich, Mikrorisse in den Solarzellen im Modul zu lokalisieren. Diese Messung ist ausschließlich an Modulen sinnvoll, die mindestens sechs Monate im Freifeldeinsatz waren, damit genügend Zersetzungsprodukte im Polymer vorhanden sind.

Polymerfloureszenzmessung eines PV-Moduls mit meist diagonalen Mikrorissen.

Polymerfloureszenzmessung eines PV-Moduls mit meist diagonalen Mikrorissen. Eine deutlich stärker leuchtende Solarzelle weist auf ein abgerissenes Verbinderbändchen hin. Der Strom fließt ausschließlich über das zweite Verbinderbändchen über eine Seite der Solarzelle.

Temperaturwechselprüfung mit Strombelastung (Thermal cycling test)

Ein umgerüsteter Klimaschrank ermöglicht Temperaturwechselprüfungen gemäß der Norm IEC 61215-2 10.11. Damit können wir einen Klimatest durchführen, der sowohl die Temperaturbelastung (-40° C bis 85° C) als auch die Strombelastung von Modulen (bei >25° C Strombelastung der Module mit Nennstrom) testet. Durch die Strombelastung ist es möglich, während des Tests den genauen Zeitpunkt von elektrischen Kontaktfehlern zu bestimmen. Unser Klimaschrank kann Module bis zu einer Größe von 185 cm x 140 cm aufnehmen.

Klimakammer

Klimakammer

Feuchte-Frostprüfung (Humidity-freeze test)

Die Feuchte-Frostprüfung ist am ISFH der zentrale Test zur Beurteilung von neuen Modultechniken. Sie ist das härteste Prüfverfahren für waferbasierte Solarmodule. Am ISFH wird gegenüber der Norm IEC 61215-2 10.12 ein verkürzter Zyklus verwendet, um schneller Aussagen über das Alterungsverhalten machen zu können.

UV-Bestrahlung an Kleinmodulen

Die Bestrahlungsstärke unserer Kammer entspricht etwa der zehnfachen UV-Strahlung des Solar(AM1,5)-Spektrums. Damit liegt die Bestrahlungsstärke doppelt so hoch wie es in der Norm IEC 61215-2 10.10 vorgesehen ist. Es können Kleinmodule bis zu einer Größe von 60 cm x 80 cm geprüft werden.

Tests nach Kundenwunsch

Gerne führen wir auch spezielle Tests nach Kundenwunsch durch. Die Charakterisierung von Einzelsolarzellen ist ebenso möglich. Für weitergehende Details zu den Prüfverfahren wenden Sie sich bitte an unseren Ansprechpartner.

UV-Bestrahlungskammer

UV-Bestrahlungskammer

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