Neuartige Solarmodule liefern mehr Strom bei Schatten

Photovoltaikmodule sind auch im urbanen Raum nutzbar. Dort sorgen allerdings andere Dächer oder Bäume für eine stärkere Teilverschattung als bei Solarmodulen, die auf Freiflächen installiert sind. 

Unter Teilverschattung versteht man, dass Teile des PV-Moduls im Schatten liegen. Im Laufe der Zeit kann diese Teilverschattung zu erheblichen Energieverlusten und einer höheren thermischen Belastung führen, heißt es vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP). Dort möchte man mit dem Projekt “Segment PV” nun eine Lösung für dieses Problem liefern. 

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Verlust und Unzuverlässigkeit 

„Im Extremfall führen bereits 5 Prozent Verschattung der Modulfläche zum Totalverlust der Modulleistung”, heißt es von den Wissenschaftlern am CSP. Befinden sich Teile des Moduls im Schatten, können jene, die nicht im Schatten sind, überhitzen. 

Darunter leidet dann auch die Zuverlässigkeit der Technik. Denn durch die entstehenden Hotspots kommt es zu einer verstärkten Alterung durch die Polymere, die in den Solarzellen eingesetzt werden. 

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Photovoltaikmodul für Schatten

Gemeinsam mit dem PV-Hersteller AESOLAR arbeitet das CSP im Rahmen des Projekts “Segment PV” an einem segmentierten, patentierten Hotspot-freiem Photovoltaikmodul (HSF). Es soll speziell für Teilverschattungen entwickelt werden und so mehr Energie liefern. 

Konkret wird das Modul in mehrere Segmente unterteilt. Liegt ein Segment im Schatten, können die anderen weiterhin Strom produzieren. Dadurch wird der Energieverlust also reduziert. 

Zusätzlich sind die Module mit Bypass-Dioden ausgestattet. Diese aktiven und passiven elektrischen Bauteile sorgen dafür, den Strom an verschatteten Segmenten vorbeizuleiten. Das führt dazu, dass verschattete Teile des PV-Moduls nicht die gesamte Stromproduktion bremsen bzw. Defekte in den Solarzellen durch Überhitzung (Hotspots) verhindert werden. 

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Projekt läuft bis Ende September 

Im Projekt wurden jene Dioden identifiziert, die möglichst hohe Erträge liefern und der Temperatur standhalten. „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.

Mithilfe von Simulationen von AESOLAR wurde die beste Aufteilung der Modulfläche untersucht. Daraufhin wurden Prototypen für Untersuchungen im Labor und Freifeld erstellt. Die Prototypen werden nun auch Stresstests unterzogen, um die Qualität und Effizienz der Module gewährleisten zu können.   

Das Projekt läuft noch bis Ende September 2025. Bis dahin werden noch weitere Tests im Freien durchgeführt. Die Ergebnisse werden dann auf der Intersolar Europe in München vorgestellt.