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Newsletter vom 03.10.2019
Die Marktnachfrage nach immer leistungsstärkeren PV-Modulen setzt neue Maßstäbe in der Produktentwicklung. Derzeit findet gerade ein Generationswechsel statt. Die herkömmlichen Standardmodule mit 60 oder 72 Zellen erfüllen die Nachfrage nach hoher Modulleistung nicht mehr. Treiber ist, wie so oft, der Kostenfaktor. Gleiche Leistung mit geringerem Materialeinsatz senkt die Anlagenkosten und steigert die Profitabilität. Während bis 2012 der Schwerpunkt auf der Leistungssteigerung der Zellen lag, begann die PV-Industrie ab etwa 2013 damit, Module zu optimieren. In diesem Zeitraum wurden die 6-Zoll-Wafer (156,75 x 156,75 mm) auf dem Markt eingeführt und entwickelten sich in den Folgejahren zum internationalen Standard. Eine Leistungssteigerung der Poly- und Monozellen ist jedoch physikalisch begrenzt. Ein neuer Entwicklungsschritt wurde mit der PERC-Technologie eingeführt (Passive Emitter Rear Contact). Bei Poly- und Monozellen konnte man durch die Rückseitenkontaktierung Leistungssteigerungen von bis zu 5% erzielen. Vor allem bei Monozellen führte die PERC-Technologie zu einer deutlichen Leistungssteigerung. Folgende Technologien sind derzeit erkennbar:
Verschiedene Hersteller bieten inzwischen Module mit Multi-Busbar-Technologie an. Durch Zellen mit zwölf Stromschienen wird Material eingespart und die Verschattung der Zellen um rund drei Prozent verringert. Die Wirkungsgrade liegen je nach Modulleistung bei 17,5% aufwärts. Halbzellen-Module bestehen aus 2 parallel geschalteten Modulhälften, dadurch entstehen im Modul zwei Stromlaufpfade. Insgesamt besitzt ein Modul 6 modulinterne Zellstrings mit jeweils 20 Halbzellen. Typisch ist die mittig verlaufende Sammelschiene und die in der Mitte angebrachten Anschlussdosen auf der Rückseite. Bei Halbzellen wird die Stromstärke und damit der elektrische Widerstand halbiert. So können Zellverbinder mit kleineren Leiterquerschnitten gewählt und elektrischen Verluste reduziert werden. Halbzellen ohne Phase vergrößern zu dem die fotoaktive Fläche eines Moduls um ca. 1%. Die Leistungssteigerung des Moduls liegt bei ca. 2% im Vergleich zu Vollzellenmodulen. Die Zellverbinderverluste für Vollzellenmodule liegen im Bereich von fünf bis zehn Wp. Zusätzlich verliert man circa ein Wp in der Stringverschaltung. Die Zellen werden auf der Vorderseite mit einem Laser angeschnitten. Der kritische Teil der Zelle, der für die elektrischen Eigenschaften entscheidend ist, wird dabei passiviert. Entlang dieser Sollbruchkante wird die Zelle schließlich kontrolliert gebrochen. Auch beim Verstringen ist der Aufwand höher, da die doppelte Anzahl Zellen miteinander verlötet werden muss und sich die Durchlaufzeiten erhöhen.
Die Schindeltechnologie (shingle modules) wurde von dem chinesischen Hersteller Seraphim 2016 zum ersten Mal vorgestellt, inzwischen zur Serienreife entwickelt und mit den Eclipse-Modulen zur Marktreife gebracht. Bei dieser Technologie werden Standardzellen (156,75 x 156,75 mm) in 5 Teile geschnitten. Eine Teilzelle besitzt die Maße 156,75 x 31,35 mm. Während bei herkömmlichen Modulen die Zellen mittels metallischen Zellverbindern und einem Zellenabstand von 2-3 mm untereinander verbunden werden, erfolgt die Verbindung bei geschindelten Zellen mit einem leitenden Kleber. Durch die überlappende Zellenanordnung wird eine höhere fotoaktive Fläche erzeugt, die zu einer Leistungssteigerung des Moduls führt. Das Layout für ein vergleichbares 60-Zellen-Modul sieht dabei wie folgt aus: Aus 34 Teilzellen (156,75 x 31,35 mm) wird ein Zellenstrang gebildet, 10 Zellenstränge bilden die Zellenfläche des Moduls. Das Standardmodul mit mono-PERC-Teilzellen erzielt hierbei eine Leistung von 330W. Für die Schindeltechnologie kann prinzipiell jeder Zellentyp, ob Poly, Mono oder HIT verwendet werden. Im Vergleich zu Modulen mit herkömmlichem 60-Zellen-Lay-out, generiert die Schindeltechnologie bis zu 10% Mehrleistung auf der gleichen Fläche.
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