3D - PV-Module mit Kontur für die integrierte Photovoltaik

Die Integration von Photovoltaik in bestehende Flächen, Geräte und Hüllen erfordert neue Modulkonzepte und damit auch Modul-Herstellungsverfahren. Gewölbte PV-Module können zum Beispiel in Dächern von E-Fahrzeugen eingesetzt werden. Der Prototyp eines gewölbten PV-Autodaches wurde 2019 am Fraunhofer ISE hergestellt.

Um gewölbte PV-Module industriell herstellen zu können, werden im Projekt »3D« ein Industrie-Laminator sowie die benötigten Prozesse und Modulkonzepte entwickelt. Außerdem werden Methoden für die mechanische und elektrische Charakterisierung ausgearbeitet und erprobt. Dabei werden Solarzellenstrings durch Magnetic Field Imaging (MFI) und leitfähige Klebstoffe mittels Dynamisch Mechanischer Analyse (DMA) untersucht.

Entwicklung und Bau eines Laminators für 3D-Module

Im Projekt »3D« wird die Firma Bürkle zusammen mit dem Fraunhofer ISE einen Laminator für die industrielle Herstellung von gewölbten PV-Module entwickeln. Begleitend sollen PV-Modulkonzepte für verschiedene Anwendungen von gewölbten PV-Modulen erstellt werden. Als Nachweis der Leistungsfähigkeit der 3D-Lamination werden verschiedene anwendungsorientierte 3D-PV-Module mit dem neuen Laminator gefertigt.

Modulentwicklung und Charakterisierung

In Hüllen von Fahrzeugen und Gebäuden steht für die integrierte Photovoltaik nur eine begrenzte Modulfläche zur Verfügung, die Module müssen daher möglichst effizient sein. Eine hocheffiziente Modultechnologie ist das Schindeln von Solarzellen. Durch das gebogene Design werden die Fügestellen der Zellen im PV-Modul stark mechanisch belastet. Die Zellen werden daher mit leitfähigen Klebstoffen verschaltet, die die starke Beanspruchung kompensieren. Die Leistung der gefertigten Schindelmodule soll mindestens 210 W/m² betragen.

Für die Messung der Leitfähigkeit der eingesetzten Klebstoffe während der Aushärtung entwickelt und konstruiert die Netzsch-Gerätebau GmbH einen speziellen Probenhalter. Außerdem wird ein Gerät für die zerstörungsfreie Charakterisierung der Fügestelle weiterentwickelt. Dabei werden die elektromagnetischen Felder (Magnetic Field Imaging, MFI) von Stromflüssen in PV-Modulen erfasst und analysiert.

Methoden zur elektrischen Charakterisierung der neuen gewölbten Module werden entwickelt und im CalLab PV-Modules am Fraunhofer ISE etabliert. Die Langzeitstabilität der Module wird insbesondere im Hinblick auf die neuen Anforderungen durch die Krümmung untersucht. Abschließend erfolgt ein techno-ökonomischer Vergleich des Laminationsprozesses für die Herstellung von gewölbten PV-Modulen mit dem Autoklavenprozess in Kooperation mit Saint-Gobain Research Germany.