RoMoT – Robuste Modultechnologie für hohe Solarstrahlung

Das Wüstenklima in der MENA-Region (Middle East North Africa) stellt Photovoltaikanlagen vor große Herausforderungen: Die Globalstrahlung ist um den Faktor 1,5 – 2,5 höher als in gemäßigten Klimazonen, Module verschmutzen stark durch Aerosole, Sand und Staub („Soiling“), starke Temperaturwechsel und Abrieb durch kurze Reinigungsintervalle mindern Ertrag und Lebensdauer der Module.

Im Projekt »RoMoT« sollen zuverlässige und ertragsstarke PV-Module für die MENA-Region entwickelt werden. So können die Modul-Lebensdauer unter den extremen Standortbedingungen erhöht und typische Ertragseinbußen verringert werden. Die Stromgestehungskosten werden dadurch gesenkt und die Investitionssicherheit für Akteure wie die KfW/DEG verbessert.

Klimatische Bedingungen erfassen und Prüfsequenzen entwickeln

Aus Satellitendaten abgeleitete meteorologische Daten liefern standortspezifische Umgebungsbedingungen für die PV-Module. Die materialspezifischen Betriebsparameter von Modulen können systematisch erfasst und Simulationsmodelle für Temperatur, UV-Belastung, Soiling und Korrosion anhand von Belastungsspektren erstellt werden.

Unter Einbeziehung von Erfahrungswerten hinsichtlich der Alterungsmechanismen werden im weiteren Projektverlauf Prüfsequenzen entwickelt und definiert, welche die Modul-Zuverlässigkeit in entsprechenden Klimazonen beurteilen und spezifische Schwachstellen aufdecken. Anhand von Modellen können dann die mikroklimatischen Belastungen (UV, Temperatur, Feuchtigkeit etc.) im Modul modelliert werden.

Entwickelte Glasbeschichtung und Rückseitenfolie erproben

Zunächst sollen für die Glasbeschichtung beständige Anti-Reflex- bzw. kombinierte Anti-Reflex/Anti-Soiling-Schicht entwickelt und Glasmuster hergestellt werden. Die optimierten Rezepturen werden auf eine semi-automatische Beschichtungsanlage für kleinformatige Muster und waagerechte Beschichtung übertragen. An den Mustern soll untersucht werden, wie sich Schichtstruktur, -funktion und -beständigkeit auswirken. Die validierten Rezepturen können dann auf der großformatigen Produktionsanlage unter realen Fertigungsbedingungen bei laufendem Betrieb erprobt werden.

Da die UV-Strahlung in dieser Region als besonders kritisch anzusehen ist, liegt der Fokus zunächst auf der UV-Stabilisierung der Rückseitenfolie. Sicherheitsrelevante Faktoren, wie elektrische Isolationseigenschaften und thermische Beständigkeit, sowie die Haftung der Rückseitenfolie zum Einkapselungspolymer sollen untersucht und bewertet werden. Die Abrasion durch Sand und Staub spielt in dieser Region eine große Rolle. Deshalb werden im Projekt auch Folienrezepturen entwickelt, die hierfür besonders beständig sind. Auf großtechnischen Anlagen werden dann Folienmuster für die weiterführenden Aufgaben gefertigt.

Charakterisierung Modulmaterialien und Optimierung Moduldesign

Einbettungsmaterialien, Rückseitenfolien und Solargläser für die eine realistische Umsetzung im industriellen Maßstab erkennbar ist, sollen charakterisiert, in verschiedenen Kombinationen in Minimodulen verbaut und spezifischen Zuverlässigkeitsprüfungen unterzogen werden. Die Optimierung des Moduldesigns erfolgt dann durch Simulation und Demonstration von STC-optimierten Modulaufbauten auf Basis der MENA-qualifizierten Materialien. Durch die Entwicklung einer CTM-Ertragsanalyse können Effizienzanalysemodelle zur Modellierung der Modulleistung unter typischen Betriebsbedingungen der MENA-Region erstellt werden. Ertragsoptimierte Moduldesigns sollen nun definiert und drei Vollformatmodule hergestellt werden.

Validierung in einer industriellen Produktionsumgebung und Freilandexposition der Module

Die Herstellung der neuen Moduldesigns und –materialien wird in einer industriellen Produktionsumgebung erprobt, dabei werden notwendige Anpassungen der vorhandenen Produktionslinie analysiert und für die Produktion von Mustern umgesetzt. Analysen der Eigenschaften von Glas und Rückseitenfolien und ein Zuverlässigkeitsnachweis von Materialien, Modulen und –komponenten schließen sich an. Abschließend werden einzelne Prüflinge im Freiland an einem ariden Standort (Wüste Negev oder Gran Canaria) getestet. Ein dokumentiertes Monitoring wird den Testbetrieb der optimierten PV-Module begleiten.