Beitrag zur Untersuchung der potentialinduzierten Degradation an Photovoltaikzellen

Contribution to the study of the potential-induced degradation of solar cells.

  • Um die Effizienz der Anlagen zu verbessern, werden Photovoltaikanlagen zunehmend mit höheren Systemspannungen von bis zu 1000 V und trafolosen Wechselrichtern betrieben. Dadurch können jedoch, je nach Modultyp und Zelltechnologie, schädigende Potentialunterschiede zwischen Modulrahmen und Zelloberfläche entstehen, sodass sich der Wirkungsgrad der Module stetig verringert. Diese Form der Leistungsabnahme wird als potentialinduzierte Degradation (PID) bezeichnet. Dieser Effekt wurde erst in den letzten Jahren und zunächst nur bei bestimmten Zelltypen entdeckt [SCHW11]. Infolge einer Veröffentlichung im Fachmagazin Photon im Dezember 2010 wurde dieses Phänomen auch außerhalb von Forschungskreisen diskutiert [PHOT10]. In dieser Publikation wurden bei einigen Modulen Leistungsabnahmen von über 50 % angeführt. Derartige Meldungen führten zu einer allgemeinen Verunsicherung bei den Betreibern und Investoren von Photovoltaikanlagen. Aus diesem Grund sah sich die gesamte Photovoltaikbranche gezwungen zum PID-Effekt Stellung zu nehmen. Ganz gleich, ob die Presseerklärung von BP Solar, Schott Solar, Solar Park oder anderen Modulherstellern veröffentlicht wurde, der Grundtenor war stets der gleiche: Man kenne zwar den PID-Effekt, dieser sei aber bisher nicht bei den eigenen Solarmodulen im Feld aufgetreten. Den Kunden wurde versichert, der Effekt habe auch in Zukunft für die eigenen Produkte keinerlei Bedeutung. Zusätzlich zu dieser Entwarnung wurde auf eigene Projekte zur Erforschung der PID und die entsprechenden Produktoptimierungen verwiesen [BPSO12, SCHO11b, SOLA12]. Trotz der anfänglichen Verharmlosung des PID-Effekts stellt dieser eine potentielle Bedrohung für den langfristigen Ertrag von Photovoltaikanalgen dar. In unabhängigen Forschungskreisen ist das Phänomen der PID bereits seit 2005 bekannt und wird seitdem von wissenschaftlichen Instituten sowie den Zell- und Modulherstellern erforscht [SCHW11]. Um die Entstehung des PID-Effekts zu verhindern bzw. um bei bereits eingetretenen Effekt korrigierende Maßnahmen einzuleiten, ist die Untersuchung der Entstehungsbedingungen wichtig. Um den PID-Effekt im Labor oder Freiland nachzuweisen, werden derzeit verschiedene Verfahren zur beschleunigten Degradation genutzt. Diese Versuche werden als PID-Stresstests bezeichnet und ermöglichen eine Bestimmung der PID-Resistenz von Modulen und Solarzellen. Die meisten Stresstests werden an Solarmodulen und unverkapselten Solarzellen durchgeführt, indem eine hohe Gleichspannung von über 600 V zwischen Modulrahmen und den Zellkontakten angelegt wird. Aufgrund der Verkapselung sind jedoch nachfolgende Untersuchungen an den einzelnen Zellen schwierig und nur bedingt möglich. Daher werden derzeit Versuche mit Koronaentladungen genutzt, um eine Degradation an unverkapselten Solarzellen herbeizuführen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen
  • To improve the efficiency of the systems, photovoltaic systems are being operated increasingly with higher system voltages up to 1000 V and transformerless inverters. This can, however, depending on the type of module and cell technology, lead to damaging potential differences between the module frame and cell surface, resulting in reduced efficiency of the modules continuously. This type of deterioration is called potential-induced degradation (PID). This effect was only in recent years and first discovered only in certain cell types. Despite the initial downplaying of the PID is this effect a potential threat to the long-term profitability of photovoltaic systems.In independent research circles, the phenomenon of the PID is already known since 2005 and has been explored by scientific institutes and the cell and module manufacturers. In order to prevent the development of the PID effect, it is important to investigate the conditions of origin. To demonstrate the effect of PID in the laboratory or field, at present, various methods are used for the accelerated degradation. The aim of this study is to make a "contribution to the study of the potential-induced degradation (PID) of photovoltaic cells." I want to develop new ways for testing unencapsulated solar cells. By a suitable method cells could in the future be quickly checked in relation to their PID resistance and it will help to evaluate new cell concepts.

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Metadaten
Author:Christian Blumhagen
Advisor:Mirko BodachGND, Heiko Mehlich
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Fakultät für Ektrotechnik, WHZ Zwickau
Fakultät Elektrotechnik PF 201037, 08012 Zwickau, 08012 Zwickau
Date of Publication (online):2012/05/30
Year of first Publication:2012
Date of final exam:2012/04/13
Tag:Photovoltaikzellen; Stresstest; potentialinduzierten Degradation (PID)
degradation; potential-induced; solar cells
Page Number:94 Seiten, 55 Abb., 10 Tab., 28 Lit.
Source:-
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Elektrotechnik
Release Date:2012/05/30