Entwicklung zuverlässiger Gebrauchstauglichkeitsprüfungen für Polymere in der Anwendung als Rückseitenisolierung in Photovoltaikmodulen (PolymAERA)

Abstract

In den letzten Jahren hat die Photovoltaikindustrie einen Anstieg materialbedingter Ausfälle bei Polymerkomponenten verzeichnet, insbesondere bei den Rückseitenfolien von Photovoltaikmodulen (PV-Modulen). Die Polymer-Rückseitenfolie, eine wichtige Komponente von PV-Modulen, dient als elektrischer Isolator und Schutzbarriere vor Umwelteinflüssen; ihre Beschädigung kann zu erheblichen Sicherheits- und finanziellen Problemen führen. Sie sind nicht nur eine Ursache für Leistungsverluste, sondern auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko für PV-Anlagen. Obwohl diese Schadensmechanismen seit mehreren Jahren bekannt sind, bestehen weiterhin methodische Lücken bei der Bewertung und Prüfung der Langzeitbeständigkeit von Rückseitenfolien. Die wesentliche Witterungsbeständigkeit ist entscheidend für die angestrebte Lebensdauer von mehr als 25 Jahren. Aktuelle Studien zu PV-Modulen, die im Freien eingesetzt werden, zeigen jedoch, dass sich die Rückseitenfolien bereits nach 4 bis 8 Jahren Betrieb materiell verändern, was teilweise mit Sicherheitsrisiken verbunden ist. Neben dem Verständnis der Ausfallmechanismen von Rückseitenfolien sind die Hersteller in hohem Maße auf robuste wissenschaftliche PV-Standards angewiesen. Die bestehenden Prüfnormen wie IEC 61730/61215 und IEC 63209 befassen sich nur mit einzelnen Aspekten der Modul- oder Materialprüfung (IEC 62788-2), berücksichtigen jedoch nicht die komplexen kombinierten Belastungsbedingungen, denen ein PV-Modul im realen Einsatz ausgesetzt ist. Das Projekt zielt darauf ab, eine standardisierte und international akzeptierte Testsequenz mit einer effektiven Testdauer und einer Darstellung realer Klimabedingungen zu entwickeln, um Ausfallmechanismen von Rückseitenfolien frühzeitig zu erkennen. Die Tests sollten realistisch sein, synergistische Klimabelastungen berücksichtigen, zeiteffizient sein und sich für die Ableitung von Pass/Fail-Kriterien eignen, die in den internationalen Standardisierungsprozess von VDE/IEC einfließen können. Aufbauend auf der VDE-Spezifikation 90027 (Leitfaden für die Bewertung von PV-Modulen mit defekten Backsheets) aus dem ANOMALOUS-Projekt, in der Defekte wie Kreidung und Delaminierung in bestehenden Modulen dokumentiert wurden, zielt das polymAERA-Projekt auf die Entwicklung von Tests zur Fehlervermeidung ab. Diese Tests werden durch Ringversuche durchgeführt und tragen dazu bei, die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Polymeren zu verbessern.