Der Verbinder lässt sich ohne Anlagenmodifikation und ohne zusätzliche Kosten in der industriellen PV-Modulfertigung einsetzen. Das Fraunhofer ISE hat Module mit dem SCR-Verbinder in seinem akkreditierten TestLab PV Modules erfolgreich geprüft. Heraeus und Ulbrich entwickelten einen Prozess für die Herstellung des effizienten Zellverbinders und stellten das neue Produkt im September 2018 vor.
Beschichtete Kanten reflektieren Licht auf Zellfläche
Kristalline Siliciumsolarzellen sind üblicherweise durch lotbeschichtete Kupferverbinder verschaltet. Diese Verbinder sind auf die Vorder- und Rückseitenmetallisierung gelötet und führen den erzeugten Strom ab. Während herkömmliche Zellverbinder einfallendes Licht nicht nutzbar machen können, reflektieren die beschichteten Kanten des Scrtm-Verbinders das Licht indirekt auf die Zellfläche und erzeugen dadurch einen Leistungsgewinn. Der Effekt funktioniert unabhängig vom Einfallswinkel. Markus König, Projektleiter des öffentlich geförderten Projekts zur Scrtm-Zellverbinderentwicklung bei Heraeus, bestätigt: »Die wichtigsten Entwicklungsschritte auf dem Weg zur Markteinführung des neuen Zellverbinders wurden erfolgreich vom Projektpartner Fraunhofer ISE durch zielgerichtete Tests unterstützt. Dank der engen Zusammenarbeit konnten wir den SCR-Verbinder in kurzer Zeit entwickeln und das Produkt zuverlässig validieren.« Achim Kraft, Teamleiter Verbindungstechnik am Fraunhofer ISE, ist überzeugt: »Unsere Tests haben den Leistungsgewinn und die Zuverlässigkeit bestätigt. Als ‚drop-in replacement‘ in industriellen Prozesslinien hat der neue Verbinder gute Chancen, sich auf dem Modulmarkt durchzusetzen. «
Berechnung des Leistungsgewinns durch Smartcalc.CTM
Das Software-Tool SmartCalc.CTM des Fraunhofer ISE (siehe ee-news.ch vom 22.12.2018 >>) ermöglichte die exakte Berechnung des Leistungsgewinns durch die Scertm-Verbinder bereits im Vorfeld. Die CTM-Analyse (Cell-to-Module) ergab rechnerisch eine Leistungssteigerung von 1.85 W durch die Erhöhung der internen Reflexionsgewinne. Modulmessungen an einer Vor-Serie zeigten durchschnittlich 1.9 W Leistungssteigerung und bestätigten damit die Ergebnisse der CTM-Berechnung.
Mit dem Scrtm-Verbinder hergestellte Module zeigten in Belastungstests nach Prüfnorm IEC 61215 eine hohe Zuverlässigkeit. In erweiterten Tests wurden die Zellverbinder unter spezifischen Belastungen wie Temperaturwechsel, erhöhte UV-Einstrahlung und Feuchtelagerung im Testlab PV Modules am Fraunhofer ISE geprüft. Die Kombination aus UV-Belastung und Feuchtigkeit wird in einer speziellen Klimakammer realisiert und geht über die üblichen Standardtests der IEC Norm hinaus. Im direkten Vergleich zum gängigen Zellverbinder mit umlaufender Lotbeschichtung zeigten sich keine Einschränkungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit.
Text: Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme ISE
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