Quelle: ise.fraunhofer
Das Fraunhofer-Institut für Solarenergiesysteme ISE in Freiburg hat ein spezielles Klebeverfahren zur Verbindung von Siliziumsolarzellen für die industrielle Herstellung von Schindelmodulen entwickelt. Die Marktnachfrage nach Schindelmodulen steigt aufgrund ihrer hohen Effizienz und ansprechenden Ästhetik rasant an. Der Cell Stringer am Fraunhofer ISE ist in Deutschland einzigartig. Es bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Prototypenfertigung dieses hocheffizienten Moduls.
Aufgrund mechanischer Beanspruchungen können Schindelzellen nicht wie herkömmliche Zellen verlötet werden. Mit der Klebetechnologie ist es nun erstmals möglich, zuverlässige und robuste Schindelzellenstränge herzustellen. Der Klebstoff gleicht nicht nur die Wärmeausdehnung des Glases aus, die durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen verursacht wird, sondern ist auch bleifrei. Der Zellstringer der Firma teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH trägt den elektrisch leitenden Klebstoff (ECA) im Siebdruckverfahren auf und verbindet die Zellen mit hoher Präzision. Achim Kraft, Leiter des Teams Interconnection Technologies am Fraunhofer ISE, ist positiv: „Die Ästhetik und die hohe Leistungsdichte werden die Schindeltechnologie vor allem in der Automobilindustrie und für gebäudeintegrierte Anwendungen vorantreiben. Europäische Modulhersteller fragen zunehmend nach anwendungsorientierten Entwicklungen und Technologiebewertungen für Schindelsolarzellen. “
Die Schindeltechnologie wurde in den 1960er Jahren entwickelt. Mit dem drastischen Rückgang der Kosten für Siliziumsolarzellen und der erfolgreichen Realisierung leitfähiger Klebstoffe wurde jedoch zunächst die Marktreife der Technologie erreicht. Durch das Schindeln verschwinden die Lücken zwischen den Zellen, wodurch die mögliche Modulfläche für die Stromerzeugung maximiert wird und das Modul ein homogenes, ästhetisches Erscheinungsbild erhält. Der höhere Wirkungsgrad von Schindeln im Vergleich zu herkömmlichen Modulen ist zum einen auf die größere aktive Fläche des Moduls zurückzuführen und zum anderen auf die Schattenverluste, die durch herkömmliche oberflächenmontierte Zellenverbinder verursacht werden. Die Widerstandsverluste sind auch aufgrund der geringeren Stromdichten in den Zellstreifen geringer.
Die Verluste und Gewinne von Cell-to-Module (CTM) können mit SmartCalc.CTM, einem am Fraunhofer ISE entwickelten Softwarepaket, detailliert analysiert werden. Die Endergebnisse zeigen, dass die Schindelmodule einen Modulwirkungsgrad aufweisen, der ungefähr 2 Prozent (absolut) höher ist als bei herkömmlichen Modulen mit demselben Zellenwirkungsgrad. Diese Ergebnisse wurden durch Leistungsmessungen im Kalibrierlabor CalLab PV Modules von Fraunhofer ISE bestätigt.
Mit den kleinen Zellstreifen können verschiedene Modulformate realisiert werden, wodurch eine Vielzahl von Optionen für bestimmte Anwendungen geschaffen werden. Derzeit arbeiten die Experten des Fraunhofer ISE an der Optimierung der verwendeten Klebstoffmenge, des Zelldesigns sowie an neuen Anwendungsbereichen.
Die Entwicklungsarbeiten wurden im Rahmen des Projekts PV-BAT400 durchgeführt, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (FKZ 0321125) finanziell gefördert wurde.
