Gemeinsam mit Industriepartnern haben das Fraunhofer Centrum für Silizium Photovoltaik CSP und das Fraunhofer ISE im Projekt CTS1000+ gängige Solarmodule untersucht, um ungenutzte Möglichkeiten der Ertragssteigerung aufzuspüren. Der Projektpartner und Modulhersteller Heckert Solar hat das angepasste Moduldesign für seine Anfang 2023 gestartete Fertigungsstätte in Langenwetzendorf übernommen.
Simulation senkt Kosten und Ressourcen
Das Projekt CTS1000+ zeige deutlich, dass es sich bei Solarmodulen lohnt, die nötige Umstellung auf große Solarzellformate direkt mit einer Optimierung des Moduls zu begleiten, sagt Max Mittag, Projektleiter am Fraunhofer ISE. Im komplexen Zusammenspiel von Optik, Elektrik und Wärmehaushalt des Moduls summierten sich die Vorteile schnell auf. Diese führen zu verstärkenden Effekten: Besonders eine optimierte Dimensionierung der Verschaltung für die Halbzellen und bessere Materialien konnten die Leistungsfähigkeit der Modul-Prototypen weiter steigern. Gleichzeitig sanken die Kosten pro Watt Leistung durch verbesserte Materialabstimmungen und einen effizienteren Materialeinsatz.
Grundlage vieler Verbesserungen waren hierbei IT-Modellierungen: Ein über Simulationen optimierter Rahmen spart Aluminium und senkt bei gleicher mechanischer Stabilität den ökologischen Fußabdruck und die Kosten der Module. Gesenkte Materialkosten konnten auch durch die dünneren Zellverbinder erreicht werden. In einem ganzheitlichen Simulations-Modell ermittelte das Forschungsteam des Fraunhofer ISE die optimale Abwägung zwischen Leistung und Zellverbinder-Stärke. Mit Hilfe einer sogenannten virtuellen Lamination konnten die Wissenschaftler außerdem kürzere Prozesszeiten bei gleicher Prozessqualität erreichen.
Präzise Fehlererfassung in Lötstellen
Projektpartner Denkweit entwickelte im Rahmen des Projekts ein innovatives Messgerät für Stromflüsse. Dadurch konnten die Möglichkeiten zur Fehlererfassung in Lötstellen erweitert werden. Die neue Generation von Sensoren wurde im Projekt auch verwendet, um ungleichmäßig verteilte Strompfade im Modul zu untersuchen. Der Einsatz lohnt sich: Eine einprozentige Steigerung bedeutet heute bei einer Fertigungskapazität von 100 Megawatt pro Jahr einen Mehrgewinn von 200.000 Euro für den Modulhersteller, bei einem Gigawatt sind es dann zwei Millionen Euro, berechnet Prof. Holger Neuhaus, Abteilungsleiter für Modultechnologie am Fraunhofer ISE. (nhp)
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