SEGMENTPV - Segmentiertes Photovoltaikmodul zur Erzielung eines höheren Energieertrag und Zuverlässigkeit bei wiederkehrenden Teilverschattungen

Abstract

Das Verbundprojekt SegmentPV hatte zum Ziel, segmentierte, Hot-Spot-freie PV-Module zu entwickeln, die insbesondere unter realistischen Betriebsbedingungen mit regelmäßiger Teilverschattung höhere Energieerträge und mehr Zuverlässigkeit liefern. Durch neue Zell- und Diodentechnologien, optimierte Modulverschaltung und integrierte Bypassdioden sollen verschattungsbedingte Ertragsverluste reduziert, Hot-Spot- und Brandrisiken gesenkt und der Bedarf an zusätzlichen Leistungsoptimierern verringert werden. Im Projekt wurden PERC-, TOPCon- und HJT-Halbzellen sowie verschiedene Schottky- und aktive Bypassdioden umfassend charakterisiert und in SPICE-Modelle überführt. Insgesamt 27 Prototypenmodule mit unterschiedlichen verschattungsresistenten Layouts wurden Indoor (IV, EL, Thermografie, Verschattungsszenarien) und Outdoor an einem definierten Messstand unter reproduzierbarer Teilverschattung getestet. Neue Prüfverfahren wie ein zyklischer Hot-Spot-Test und ein Dioden-Dauerlasttest wurden im Projekt entwickelt und erlauben eine realitätsnahe Bewertung von Hot-Spot-Resistenz, Diodenzuverlässigkeit und tragen zur Verbesserung der Qualitätssicherung bei. Die Outdoorergebnisse zeigen, dass geeignete Segmentdesigns unter definierten Verschattungsszenarien im Freifeld bis zu 75 % höheren Energieertrag als ein marktübliches Referenz-Halbzellenmodul und höhere Erträge als ein "shading resistant" IBC-Modul erzielen. Insgesamt konnte nachgewiesen werden, dass segmentierte Moduldesigns mit optimierter Zell- und Diodenauswahl sowohl im Labor als auch im Feld eine signifikant höhere Energieausbeute bei reduziertem Risiko thermischer Schäden bieten und so zur sicheren und kosteneffizienten Nutzung begrenzter Dachflächen beitragen.