FEM-Simulation von PV Modulen und deren Komponenten

Durch Finite-Elemente-Methode (FEM) Simulationen des physikalischen Produktverhaltens von PV-Modulen und deren Komponenten können in kurzer Zeit Optimierungspotenziale bezüglich Design und dem Zusammenspiel der Materialien aufgezeigt werden. Der Prototypenbau reduziert sich dadurch stark. Zudem lassen sich Ursachen von im Betrieb entstandenen Schäden analysieren.

Wir betrachten mit FEM-Simulationen verschiedenste physikalische Einflüsse auf das Modul und dessen Komponenten, wie den Modulrahmen oder die Unterkonstruktion. Beispielsweise simulieren wir die thermomechanischen Spannungen während der Herstellung, in Tests nach der IEC 61215 Norm oder unter realen Belastungen um potentielle Fehler schon während der Entwicklung zu identifizieren und damit zu vermeiden.

Mit FEM können PV-Module weitgehend computerbasiert entwickelt und optimiert werden. Durch die Schnittstelle mit CAD-Programmen und den Einsatz eines High Performance Computing Clusters (HPC-Cluster) sind wir in der Lage sehr komplexe und damit rechenaufwändige Geometrien und Fragestellungen im Solarreich abzubilden.

FEM-Simulation eines handelsüblichen Solarmoduls
© Fraunhofer ISE

FEM-Simulation eines handelsüblichen Solarmoduls mit 60 Zellen bei Mechanischen Belastungstests von 2400 Pa Zug- bis 5400 Drucklast. Gezeigt ist die Zugspannung in den Solarzellen.

Unser Angebot im Bereich der FEM-Simulation

Leistungen

 

  • Multiphysikalische FEM-Simulation auf einem High Performance Computing Cluster (HPC-Cluster)
  • Virtuelle Produktentwicklung und Materialqualifizierung
  • Virtuelle Produktoptimierung
  • Fehlerursachenforschung
  • Materialcharakterisierung zur Bestimmung der Materialeigenschaften , bspw. als Parametereingabe für die FEM-Simulation
  • Experimentelle Validierung in den Prüflabors des Fraunhofer ISE
 

Mechanik

FEM-Simulationen machen thermomechanische Spannungen in PV-Modulen sichtbar

 

Wind

FEM-Simulationen machen Windlasten auf PV-Modulen sichtbar

 

Thermik

FEM-Simulationen machen inhomogene Temperaturen in PV-Modulen sichtbar

 

Elektrik

FEM-Simulationen machen elektrische Ströme in PV-Modulen sichtbar

 

Akustik

FEM-Simulationen machen Schallwellen in PV-Modulen sichtbar