Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | Januar 2013 - März 2014 |
| Kooperationspartner: | Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMU); TÜV Rheinland; Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg i. Br.; Projektträger Jülich; HU Berlin; Solar Fabrik; Solon; Bosch; Solarwatt; SolarWorld |
Zuverlässigkeit von PV-Modulen II
UV-Stabilität von Polymermaterialien in PV-Modulen
Abb. 1: Neben Vergilbungen können an PV-Laminaten unter anderem auch kristallförmige Delaminationen auftreten.
Abb. 2: Entwicklung der Vergilbung (Yellowness-Index YI) von EVA-Einkapselungsmaterialien mit PA-Rückseite in Abhängigkeit der UV-Dosis und Temperatur.
PV-Module sind im Betrieb unterschiedlichen Degradationsfaktoren ausgesetzt. Für Polymermaterialien ist dabei besonders die schädigende Wirkung von UVStrahlung relevant. Die Untersuchung der UV-Stabilität von Polymermaterialien in PV-Modulen ist deshalb eine wichtige Aufgabe des Verbundforschungsprojekts »Zuverlässigkeit von PV-Modulen II«. Am Fraunhofer ISE – das auch das Projekt koordiniert – finden Arbeiten zur UV-Stabilität der Materialien und zerstörungsfreien Untersuchungsverfahren statt, mit dem Ziel, die Gebrauchsdauer von PV-Modulen zu prognostizieren. Die Ergebnisse zeigen klar, dass die Wechselwirkung der verwendeten Materialien und des Modulaufbaus die Materialalterung beeinflusst.
Zur Untersuchung der UV-induzierten Alterung von Polymermaterialien in PV-Modulen und dem Einfluss der Temperatur auf die laufenden Alterungsprozesse wurden Versuchsreihen durchgeführt, die einerseits das Spektrum der UV-Strahlung variierten und andererseits verschiedene Prüflingstemperaturen verwendeten. Die Prüflinge sind analog zu industriell gefertigten PV-Modulen (Abb. 1) aufgebaut und bestehen aus Solarglas, verschiedenen Einkapselungsmaterialien (Polyolefine und EVA) sowie Rückseiten mit unterschiedlicher Feuchtedurchlässigkeit (Polyamid und Glas).
Die Transmission der Materialien bleibt bis zu einer UVDosis von 150 kWh/m² unverändert, was etwa zwei Jahren Exposition in Mitteleuropa entspricht. Bis 180 kWh/m² trat ein leichter Rückgang der Transmission auf. Dieser Rückgang war bei den Laminaten mit dichter Rückseite (Glas-Glas) für alle Prüftemperaturen vergleichbar. Bei den Laminaten mit permeabler Rückseite zeigte sich in den zerstörungsfreien Raman-spektroskopischen Messungen (Abb. 2) ein deutlicher Einfluss der Temperatur auf die entstehende Fluoreszenz, die ein Indikator für Polymeralterung ist. Zudem wurde festgestellt, dass die Vergilbung der Glas-Glas-Laminate stärker ist als die der Laminate mit PA-Rückseite, was einen bedeutenden Einfluss der Permeationseigenschaften der Rückseitenmaterialien auf die Alterung der Einkapselung nahelegt.