Zuverlässigkeit von TPedge-Modulen erfolgreich getestet

Zuverlässigkeit von TPedge-Modulen erfolgreich getestet

Hohe Beständigkeit und technische Reife

Neuhausen-Hamberg (Deutschland), 7. Februar 2017.


Im Projekt »TPedge« hat Bystronic glass gemeinsam mit Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg auf Basis eines Fraunhofer Patents einen Prozess entwickelt, um neuartige PV-Module industriell herzustellen. Zahlreiche Prototypen dieser TPedge-Module wurden jetzt umfangreich geprüft und die hohe Zuverlässigkeit des Modulkonzepts bestätigt.

TPedge-Modul mit 2 mm Dünnglas während der Flächenlastprüfung
© Fraunhofer ISE

Das Fraunhofer ISE rüstete die Fassade eines Laborgebäudes mit 70 TPedge- Modulen aus und betreibt diese erfolgreich seit über drei Jahren. Hergestellt wurden die Module auf Bystronic glass Maschinen und Anlagen.

TPedge-Module sind randversiegelte Doppelglas-PV-Module mit einer großen Ähnlichkeit zu Isolierglasfenstern. Die Solarzellen werden im gasgefüllten Scheibenzwischenraum mit Hilfe kleiner Klebstoff-Pins befestigt. TPedge verzichtet auf traditionelle Einkapselungsfolien und den Modulrahmen und spart daher nicht nur Materialkosten, sondern auch den zeitaufwendigen Laminationsprozess.

Im Projekt »TPedge – Entwicklung einer Technologie für randversiegelte Solarmodule« hat das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Bystronic glass Prozesse für die industrielle Herstellung des neuartigen Solarmodulkonzepts entwickelt.

„Der Sprung vom Laborprototyp zur industriellen Standardmodulgröße (60 Solarzellen) ist uns erfolgreich gelungen“, so Max Mittag, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „Mit der TPedge-Technologie lassen sich die Kosten der Modulproduktion erheblich senken – bei einer angestrebten Taktzeit von 45 Sekunden pro Modullinie,“ erklärt Tobias Neff, Produktmanager Solar bei Bystronic glass.

Das Fraunhofer ISE konnte in seinem »Module Technology Center« automatisierte Produktionssysteme für TPedge-Module in Betrieb nehmen und zahlreiche Prototypen mit unterschiedlichem Aufbau herstellen. Die Prozesse für die industrielle Herstellung wurden weiterentwickelt und optimiert. Durch den Einsatz von 2 mm Dünngläsern konnte außerdem eine Gewichtsreduktion der TPedge-Module um 30 Prozent erreicht werden. Die gemeinsam mit Bystronic glass hergestellten Prototypen wurden umfangreichen Modulprüfungen gemäß IEC 61730/61215 unterzogen. Die Ergebnisse bestätigen die hohe Beständigkeit und technische Reife des Modulkonzepts. Geprüft wurden TPedge-Module unterschiedlichen Aufbaus sowie Glas-Folien-Laminate und Glas-Glas-Laminate als Referenz. Auch die Beständigkeit gegen Hagel und Flächenlast war Gegenstand der Prüfungen.

Elektrolumineszenz-Aufnahmen der geprüften Module nach 4000 Stunden Feuchte-Wärme-Prüfung (85°C, 85% r.H.); TPedge-Modul (links), Glas-Glas-Laminat (Mitte), Glas-Folie-Laminat (rechts)
© Fraunhofer ISE

Nachgewiesene Alterungsbeständigkeit

In der Feuchte-Wärme-Prüfung wurden TPedge-Module mit verschiedenen kommerziellen Solarzellen über 4000 Stunden einer Temperatur von 85 °C sowie einer relativen Luftfeuchte von 85% ausgesetzt. Die Module zeigen gegenüber initialen Leistungsmessungen keinerlei Veränderung. Herkömmliche Module
(Glas-Folien-Laminate und Glas-Glas-Laminate) hingegen zeigen teils erhebliche Alterungserscheinungen und einen Leistungsverlust von bis zu 41 Prozent. Auch die Prüfung auf Beständigkeit gegen thermische Wechsellasten wurde erfolgreich bestanden. Das »TestLab PV Modules« des Fraunhofer ISE wies die Beständigkeit von TPedge-Modulen durch 400 Temperatur-Zyklen (-40 °C … + 85 °C) nach.

Ausgezeichnete mechanische Beständigkeit

Unter Verwendung von kommerziellen Befestigungssystemen wurden Prüfungen auf Beständigkeit gegen mechanische Lasten und Hagel am Fraunhofer ISE durchgeführt. Die geprüften Module wurden in unterschiedlichen Montagesituationen bis zu einer Druckbelastung von 5400 Pa erfolgreich getestet. Trotz teilweise mehrfacher Wiederholung der Flächenlastprüfung wurde anschließend keine Veränderung der Modulleistung gemessen. Die Beständigkeit gegen Hagelschlag wurde ebenfalls überprüft und dabei auch Module mit reduzierter Glasdicke erfolgreich getestet. Kritische Stellen des Moduls wie z. B. Glaskanten wurden mit 25 mm großen Hagelkörnern beschossen. Die geprüften Module haben die Prüfungen ohne Schäden bestanden und konnten erfolgreich auch in weiteren Prüfungen verwendet werden.

Die Südwestfassade des Fraunhofer ISE in Freiburg mit TPedge-Modulen
© Fraunhofer ISE

Deutliche Kostenersparnis

Mit am Fraunhofer ISE entwickelten Modellen zur Berechnung der »Cost of Ownership« wurden die spezifischen Modulkosten (€/Wp) für TPedge und relevante Konkurrenz-Modultechnologien berechnet. „Die spezifischen Modulkosten des TPedge-Modulkonzepts liegen ca. 2,2 Prozent unter denen herkömmlicher Glas-Folie-Laminate“, so Max Mittag. „Erreicht wird die Kostensenkung vor allem durch niedrigere Materialkosten, die ca. 90 Prozent der gesamten Modulproduktionskosten ausmachen,“ ergänzt Tobias Neff. TPedge spart ca. 22% (ohne Solarzellen) bzw. 7,5% (mit Solarzellen) an Materialkosten gegenüber herkömmlichen Modulen. Auch gegenüber Glas-Glas-Laminaten spart TPedge ca. 15,4% (ohne Solarzellen) der Materialkosten.

Kostenreduktion in der Modul-Produktion mit TPedge
© Bystronic glass

Das Projekt »TPedge« startete Anfang 2013 und wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Das Fraunhofer ISE und der Projektpartner Bystronic glass entwickelten die TPedge-Modultechnologie und industrielle Produktionsmöglichkeiten erfolgreich weiter.