Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Prüf- und Messverfahren

Prüfungen zur Zertifizierung von PV-Modulen

In unserem TestLab PV Modules bieten wir über 50 verschiedene Prüfverfahren an. Darunter alle Modultests aus den Normreihen IEC 61215 und IEC 61730, sowie Zuverlässigkeitstests die spezielle Alterungsmechanismen adressieren wie beispielsweise die PID-Prüfung (Potential Induced Degradation) oder die LeTID Prüfung (Light and elevated Temperature Induced Degradation). Im Folgenden stellen wir wichtige Prüfungen sowie unsere Laborausstattung kurz vor. Sollten Sie ein Prüfverfahren vermissen, fragen Sie gerne an.

Übergeordnet lassen sich die für die Zertifizierung von PV-Modulen benötigten Tests in Prüfungen zur Alterungsbeständigkeit, Leistung und Sicherheit einteilen:

Tests zur Altersbeständigkeit

  • Temperatur-Wechselprüfung, -40 - 85 °C, 200 Zyklen
  • Feuchte-Frost-Prüfung, -40°C - 85°C / 85 % r.h., 10 Zyklen
  • Feuchte-Wärme-Prüfung, 85 °C / 85 % r.h., 1000 h
  • Zyklische mech. Last, 1000 Zyklen, +/- 1000 Pa
  • Statische mech. Last, 3 Zyklen, z.B. +/- 5400 Pa (je nach Design)
  • Hagel-Prüfung, Korngrößen 25mm, 35mm, 45mm
  • Materials Creep Test, 105°C, 200 h
  • UV-Prüfung (trocken), 60 kWh/m² bei Tmod: 60 °C
  • Potentialinduzierte Degradation, 85 °C / 85 % r.h.
  • Light and elevated Temperature Induced Degradation (Prüfzyklus)

Unsere Ausstattung

UV-Bestrahlung

Wir verfügen über insgesamt 5 UV-Bestrahlungseinheiten für die Prüfung von PV-Modulen. Das Bild zeigt den Aufbau einer Doppel-Einheit exemplarisch. Typische UV-Dosen in Belastungstests sind 15 bzw. 60 kWh/m².

Eigenschaften:

  • UV Fluoreszenztechnologie (peak 340 nm)
  • UV-B Anteil: ca. 4 %
  • Starke UV-B Überhöhung optional möglich
  • Intensität ca. 150 W/m²
  • Bestrahlte Fläche: 280 x 170 cm²

Klimakammern

Wir verfügen über 7 große Klimakammern. Für Feuchte-Frost Prüfungen setzen wir ausschließlich auf Kammern mit vertikaler Luftführung zur Sicherstellung einer homogenen Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilung.

Eigenschaften:

  • Tmax: 180 °C
  • Tmin: -50 °C
  • r.h. max: 95 %
  • max. Abkühlgeschwindigkeit: 5 K/min
  • max. Probengröße: 280 x 170 x 120 cm³

Solar-Klimakammern

Wir verfügen über zwei Solar-Klimakammern, die u.a. für die Hot-Spot Prüfung eingesetzt werden.

Eigenschaften:

  • Lichtqualität (BBA und AAA)
  • Intensität bis 1250 W/m²
  • max. Modulgröße: 220 x 130 cm²

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Mechanische Belastung (Basis)

Unser pneumatisch betriebener Belastungsteststand ermöglicht reproduzierbare Prüfungen bspw. gemäß IEC 61215 (MQT 16 und MQT 20) sowie nach kundenspezifischen Anforderungen. Unser Basis-System zeichnet sich durch eine große Prüffläche und eine hohe Lastvariabilität aus. 

Eigenschaften:

  • Prüffläche: 220 × 260 cm²
  • Maximale Belastung (Druck): 10.000 Pa
  • Maximale Belastung (Zug): 5.000 Pa
  • Maximale Lastwechselfrequenz: 0,1 Hz
  • Prüfungen gemäß IEC 61215 (MQT 16 und MQT 20) oder nach kundenspezifischen Prüfprogrammen

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Mechanische Belastung (erweitert)

Für besonders realitätsnahe Simulation von Belastungsszenarien, wie bspw. inhomogene Lastverteilungen sowie mechanische Prüfungen unter Frost- und weiteren Temperaturbedingungen verfügen wir spezielle Prüfeinrichtungen. 

Eigenschaften:

  • Prüffläche: 150 × 280 cm² (Inhomogene lasten und Schnelle Lastwechselfrequenz bis zu 0,5Hz) oder 300 × 300 cm² (bei Temperatur Einstellung von -40 bis 80°C)
  • Maximale Belastung (Druck): 10.000 Pa
  • Maximale Belastung (Zug): 5.000 Pa
  • Maximale Lastwechselfrequenz: 0,5 Hz
  • Anzahl Lastzonen: 28 Stempel mit inhomogener Last einstellbar
  • Temperaturbereich: -40 bis +80°C

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Hagelprüfstand

Belastungen durch Hagelschlag werden mit Hilfe eines pneumatisch betriebenen Hagelteststandes simuliert. Das Gewicht und der Durchmesser sind wählbar. Die Geschwindigkeit wird präzise gemessen und ist an Vorgaben angepasst werden. 

Eigenschaften:

  • Prüffläche: 290 × 200 cm²
  • Eiskugeldurchmesser: 25, 35 und 45 mm
  • Stufenlos einstellbare Auftreffgeschwindigkeit und Einschlagenergien
  • Prüfungen gemäß IEC 61215 (MQT 17) oder nach kundenspezifischen Prüfprogrammen

Tests zur Leistungsmessung

  • Leistung bei Standard-Testbedingungen (STC)
  • Bifazialität
  • Leistung bei nominaler Einstrahlung für bifaziale Module
  • Schwachlichtverhalten und Einstrahlabhängigkeit von 100 W/m² bis 1200 W/m²
  • Temperaturabhängigkeit von 15°C bis 75°C
  • Spektrale Empfindlichkeit
  • Power Rating Matrix nach IEC 61853-1
  • Winkelabhängigkeit
  • Messung der nominalen Betriebstemperatur (NMOT)

Unsere Ausstattung

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Flasher

Wir verfügen über 3 Flasher-Systeme, die der Qualitätsüberwachung des CalLab PV Modules unterliegen.

Eigenschaften:

  • max. Messfläche (STC): 300 x 300 cm²
  • max. Messfläche (TK, RAT): 270 x 160 cm²
  • Temperaturbereich 15°C – 75 °C      
  • SR-Bestimmung (Module) 350 nm – 1100 nm
  • 29 Bandpass-Filter

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Solarsimulator

Neuartige PV-Technologien erfordern zur Charakterisierung spektrale Anpassbarkeit und Dauerlicht. Als eine der ersten Institutionen überhaupt haben wir uns früh mit einem LED-basierten High-End Solarsimulator ausgestattet.

Eigenschaften:

  • Messfläche: 2.30m*1.30m (wird erweitert auf 2.50m*1.50m)
  • Farbkanäle: 29 LED-Kanäle im Bereich 340nm-1600nm
  • Temperaturbereich: 25-75°C

Winkelabhängigkeit

Die Abhängigkeit der Modulleistung von Einfallswinkel des Lichtes lässt sich reproduzierbar in einem unserer Flasher bestimmen.

Eigenschaften:

  • Einfallswinkel von 0 bis 80°
  • Max. Modulgröße: 215 x 105 cm²

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Vorkonditionierung

Zur Stabilisierung der Proben vor der Leistungsmessung nutzen wir u.a. spezielle Konstantlichtsimulatoren, mit denen wir die Modultemperatur in einem vorgegebenen Bereich konstant halten können.

Eigenschaften:

  • Gesamtfläche: ca. 220 x 400 cm²
  • Bestrahlungsstärke 1000 W/m²
  • IV-Monitoring und MPP-Tracking möglich
  • Temperaturbereich Module: 50 +/- 10 K

Nominale Modul- Betriebstemperatur

Die nominale Modul- Betriebstemperatur (NMOT) wird auf einem speziellen Außenteststand gemessen. Optional bieten wir relative Indoor-Vergleiche an (mithilfe von Solar-Klimakammern).

Eigenschaften:

  • Anzahl Prüfplätze: 6 Standardmodule
  • Windgeschwindigkeit/-Richtung
  • Einstrahlung
  • Tmod, Tamb

Tests zur Sicherheit

  • Isolationsprüfung trocken 4 x Vsys + 2kV
  • Kriechstromprüfung (Isolation unter Benässung) Vsysx800
  • Stoßspannungsprüfung bis 20 kV
  • Modul-Bruchtest
  • Hot-Spot Prüfung
  • Erdungsprüfung
  • Schnittanfälligkeit 
  • Temperaturtest bei Bestrahlung (IEC 61730 MST 21)

Unsere Ausstattung

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Isolations- und Kriechstromprüfung

Zur Sicherung der elektrischen Sicherheit wird vor und nach jedem Test der Isolationswiderstand zwischen Zellen und Moduloberfläche bestimmt. Für den sogenannten Wet Leakage Test (nasser Zustand) wird das Modul in ein Wasserbad eingetaucht.

Eigenschaften:

  • Max. Prüfspannung bis 12 kV
  • Max. Modulgrößen für WL: 300 x 150 cm²

Stoßspannungsprüfung

Ebenfalls zu Sicherung der elektrischen Betriebssicherheit wird die Stoßspannungsprüfung mit Hilfe eines Impulsgenerators durchgeführt. Das Modul wir hierfür ganz oder teilweise in eine leitfähige Folie gehüllt.

Eigenschaften:

  • Max. Spannungsimpulse:  20 kV

Module Breakage

Der Module Breakage Test stellt sicher, dass im Falle eines Glasbruchs keine gefährlichen Glassplitter entstehen.

Eigenschaften:

  • Fallgewicht: 45,4 kg
  • Fallhöhe: 30 bis 110 cm