Planungssicherheit und Kosteneffizienz: Ertragsprognose für Dünnschichtmodule aus Cadmiumtellurid

Hohe Wirkungsgrade bei niedrigeren Herstellungskosten: Mit diesen Qualitäten gewinnen Dünnschicht-Solarmodule weltweit Marktanteile. Doch neben diesen Kriterien ist für den Investor auch das Langzeitertragsverhalten von entscheidender Bedeutung. Um dieses bereits beim Verkauf der Module vorhersagen zu können und so dem Anwender eine hohe Planungssicherheit zu gewährleisten, werden umfassende Ertragsmodelle benötigt. Diese müssen neben der aktuellen Modulleistung und den Einstrahl- und Umgebungsbedingungen auch die alterungsbedingten Leistungsänderungen der Solarmodule im Betrieb berücksichtigen.

ProMo CdTe Dünnschicht-Solarmodule Photovoltaik
© Foto Fraunhofer CSP

Dünnschicht-Module auf Cadmiumtellurid-Basis im Outdoor PV Lab des Fraunhofer CSP.

Das Fraunhofer CSP und die Calyxo GmbH, einer der führenden deutschen Hersteller von innovativen Cadmiumtellurid (CdTe)-Dünnschicht-Solarmodulen, werden im Rahmen eines neuen Projektes ein solches Modell unter der Berücksichtigung der licht- und betriebszustandsinduzierten Leistungsänderung der Module entwickeln und die Aussagekraft der im Modell getroffenen Prognosen überprüfen.

Mit diesem Modell soll die Calyxo GmbH in die Lage versetzt werden, die zu erwartende elektrische Leistungsfähigkeit fundiert vorhersagen und durch Prozessänderungen in der Produktion entsprechend optimieren zu können. Damit steigt die Planungssicherheit für den Kunden über die zu erwartenden Erträge aus einer Photovoltaikanlage.

Die Entwicklung eines solchen Ertragsmodells bedarf umfangreicher experimenteller und methodischer Untersuchungen. Anhand von Daten von Solarmodulen aus dem Einsatz im Freifeld wird ermittelt, wie das typische Alterungsverhalten aussieht und unter welchen Bedingungen der Wirkungsgrad der Module in welchem Maße nachlässt. Im Labor werden zusätzlich beschleunigte Alterungstests durchgeführt, die diese Rahmenbedingungen simulieren. Die Daten aus dem Labor und aus dem Freifeld können dann zusammengeführt werden, sodass fundierte Aussagen über die entsprechenden Prozesse getroffen werden können. So sollen beispielsweise kritische Einflussfaktoren und Wechselbeziehungen erkennbar und quantifizierbar werden.

Aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen lassen sich auch neue beschleunigte Alterungstests oder Vorgaben für die Installations- und Montagebedingungen ableiten. Außerdem sollen die ermittelten Zusammenhänge genutzt werden, um ein Langzeitertragsprognose-Modell zu entwickeln und anschließend im Labor und im Freifeld zu verifizieren. Damit wäre ein wichtiger Beitrag geleistet, um die Ertragsvorhersagegenauigkeit von CdTe-Dünnschicht-Solarmodulen zu steigern und somit die Planungssicherheit einer kosteneffizienten Stromerzeugung auf Basis der Photovoltaik auszubauen.