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Institut für Energie- und Klimaforschung

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PV Performance Lab:

Leistung, Zuverlässigkeit, Modellierung und Vorhersage

In dieser AG beschäftigen wir uns ausgehend von der spannenden Frage nach der Leistungsfähigkeit von Solarzellen und Solarmodulen mit weiterführenden Themen wie der Langlebigkeit und Verlässlichkeit von Solarmodulen verschiedenster Technologien bis hin zu Ertragsanalysen von PV Modulen in verschiedenen Klimazonen.

PVPL

Zur Leistungs-Charakterisierung von Solarzellen und Solarmodulen benutzen wir Konstantlicht- und Blitzlicht-Sonnensimulatoren je nach Größe und Beschaffenheit der Proben. Alle Sonnensimulatoren erreichen nach DIN EN 60904-9 die Klasse A. Wir besitzen eine umfassende Expertise in der Messung der spektralen Empfindlichkeit von Solarzellen, insbesondere von Stapelzellen. Die spektrale Empfindlichkeit können wir an unterschiedlichen Messsystemen von Zellengröße (typisch 1cm²) bis Minimodulgröße (10 x 10 cm²) messen.

Des Weiteren verfügen wir über zahlreiche Lumineszenz- und Infrarot-basierte bildgebende Messmethoden (z.B. zur Bestimmung der Lebensdauer von Minoritätsladungsträgern oder zur Analyse von Verlusten).

Für die Interpretation von Messungen ist ein gutes Verständnis der Physik von größter Bedeutung. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der Bauelement-Simulation, von klassischer Drift-Diffusion in (ungeordneten) Halbleitern bis hin zu Modellen für Solarmodule auf industrieller Größe. Wir verwenden eine Reihe opto-elektronischer Bauelement-Simulatoren, um kleine Zellen zu modellieren. Für großflächige Bauelement-Simulationen verwenden wir unser im Haus entwickeltes Open-Source-Simulations-Tool "Photovoltaic Module Simulator (PVMOS)".

In unserem virtuellen Reliability Laboratory haben wir unsere Aktivitäten rund um die Themen Zuverlässigkeit, Defekte und Defektentstehungen in PV Modulen gebündelt. Zu diesen Aktivitäten gehören Langzeitversuche unter Dauerlicht zur Bestimmung der lichtinduzierten Alterung (LID) und beschleunigte Alterungsexperimente an Solarzellen in einer Klimakammer unter Temperatur-, Licht- und Feuchtigkeitseinfluss. An unserem PV Modul Außenmessplatz messen wir hochaufgelöst Strom-Spannungskennlinien, Modul- und Umgebungstemperatur sowie Bestrahlungsstärke und Spektrum. Bei Zuverlässigkeitstests beobachten wir häufig die Entstehung und Verschlimmerung von lokalen Defekten, die mit modernsten Lumineszenz- und Infrarot-Bildgebungsverfahren analysiert werden. Darüber hinaus entwickeln wir neue bildgebende Lumineszenz- und Infrarot Messverfahren zur schnellen und quantitativen Bestimmung von Leistungsverlusten und Defekten in PV Modulen. Einige Methoden eignen sich insbesondere für Messungen im Feld (z.B. quantitative Tageslicht- Lumineszenzverfahren). Diese Aktivitäten stützen sich stark auf unsere Expertise in der Leistungsanalyse und der Bauelementsimulation.

Neben der Leistungsbestimmung von Solarzellen und Reliabilitätsthemen beschäftigen wir uns mit der Entwicklung von Ertragsmodellen und -vorhersagen. Diese Ertragsmodelle können zur Analyse von Feldleistungsdaten oder zur Vorhersage des Energieertrags verwendet werden. Die Langzeitleistung von Solarzellen hängt stark von klimatischen Bedingungen ab. Aus diesem Grund verwenden wir große Datensätze mit Leistungsdaten zu einer Vielzahl von Solartechnologien unter verschiedenen klimatischen Bedingungen (siehe Projekt PVKLlima). Wir entwickeln effiziente Filtermethoden für solche Datensätze (z. B. um Messfehler herauszufiltern). Die gefilterten Datensätze werden analysiert, um die Leistung einschließlich (metastabiler) Degradationseffekte zu charakterisieren und die entwickelten Ertragsmodelle zu verifizieren.

Ansprechpartner:

Dr. Bart Pieters

Dr. Andreas Gerber

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