Abzugtest an PV-Laminaten. Nicolas Bogdanski

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1 Abzugtest an PV-Laminaten Nicolas Bogdanski

2 Inhalt Methoden zur Analyse der Modulperformance Anwendungsbereiche Peel-Test Vergleich Ergebnisse Labor und Freibewitterung Ursachen der Adhäsionsänderung Zusammenfassung 2

3 Evaluierung von Moduleigenschaften STC-Messung Elektrolumineszenz oder IR-Aufnahme Bestimmung der Modulleistung (Vgl. Vortrag Sitzung III W. Herrmann) Bestimmung von Zelldefekten oder Defekten in der Zellverschaltung 3

4 Evaluierung mittels zerstörender Verfahren Einige Eigenschaften oder Fehler von PV- Modulen lassen sich nur mittels zerstörender Verfahren untersuchen: Schneckenspuren (siehe 10. Modulworkshop) Gel-content Peel-Test zur Bestimmung der Ädhäsionseigenschaften innerhalb des PV- Laminats 4

5 Abzugskraft [N/cm] 90 Peel-Test an ganzen PV-Modulen: Übersicht exemplarische Messkurve Verfahrweg [mm] Benchmarking Untersuchung Alterung Allgemeine Qualitätssicherung vor Anlageninstallation Untersuchung Adhäsionsverlust nach Exposition (Labortests oder Freibewitterung) 5

6 Peel Abzugskraft off force [N/cm] Peel-Test an ganzen PV-Modulen: Bankability Erfahrungswerte TÜV Rheinland Akzeptable Adhäsion EVA Glas samples Module Für viele EVA Glas Übergänge stellen Adhäsionskräfte >150 N/cm einen geeigneten Wert dar (kann bei anderen Zusammensetzungen variieren) Homogenität innerhalb Modultypen ist weiteres wichtiges Kriterium 6

7 Vorgehensweise Untersuchung Alterung Indonesien Vergleich verschiedener c-si Module: 5 verschiedene c-si Modultypen, exponiert in unterschiedlichen Klimaten Arizona Vergleich zu den wichtigsten IEC Qualifizierungstests Köln 7

8 Relative Änderung Mpp Freibewitterung in verschiedenen Klimaten: Leistungsänderung 2 Jahre Exponierung Arizona Leistungsreduktion: nicht messbar Eine Korrelation auf Basis der Leistungsänderung nach 2 Jahren ist schwer möglich. 8

9 Änderung Peel-Kraft Untersuchung des Adhäsionsverlusts durch IEC Klimatests c-si Module in standard- und erweiterten IEC-Prüfbedingungen Änderung P MPP IEC Testbedingungen: 1000 h damp-heat (DH) 10 cycles humidityfreeze (HF) 15 kwh UV-Strahlung mit definiertem Spektrum IEC-Tests verursachen deutliche Änderung. 9

10 Änderung Peel-Kraft Verlauf der Änderung im Labor 0% -10% -20% -30% 2-fach IEC * -40% -50% -60% -70% -80% -90% 1-fach IEC * DH HF UV * 4-fache Belastung bei UV Fortschreiten des Adhäsionsverlusts unterschiedlich bei verschiedenen Belastungen Offenbar kein linearer Zusammenhang Effekte sind bei der Freibewitterung überlagert 10

11 Änderung Peel-Kraft Untersuchung des Adhäsionsverlusts durch Freibewitterung Peel Test nach 2 Jahren Freibewitterung (bezogen auf Referenzmodul) Indonesien Arizona Köln Bereits nach 2 Jahren zeigen sich Änderungen in gleicher Größe wie bei den IEC-Klimatests Änderungen stark vom Modul-Typ abhängig Aussagen müssen auf breitere Modul-Basis gestellt werden 11

12 Änderung Peel-Kraft Verlauf der Änderung bei Freibewitterung 0% -10% Ausgangszustand 2 Jahre Bewitterung -20% -30% -40% -50% Indonesien Arizona Köln -60% -70% -80% -90% Änderungen verlaufen nicht einheitlich Linearer Verlauf (auch Aufgrund Ergebnisse Labor) eher unwahrscheinlich Prognosen über zeitlichen Verlauf sind schwierig. 12

13 Änderung Peel-Kraft Verlauf der Änderung bei Freibewitterung 0% -10% -20% Ausgangszustand -30% -40% -50% -60% Indonesien Arizona Köln -70% -80% 6 Jahre Bewitterung -90% -100% Änderungen verlaufen nicht einheitlich Linearer Verlauf (auch Aufgrund Ergebnisse Labor) eher unwahrscheinlich Prognosen über zeitlichen Verlauf sind schwierig. Wodurch entstehen diese Änderungen? 13

14 Auswertung mechanischer Eigenschaften: Indentation Indentations-Methode von Laytec Indentation Strahlungsheizung > 70 C Quelle: Blieske et al, PVSEC 2014 Methode generiert LXM-Wert (Herleitung nicht offengelegt) => relativer Gel-content Wert Anwendungsfall: Untersuchung der mechanischen Änderungen durch Freibewitterung 14

15 LXM-Wert LXM-Wert LXM-Wert LXM-Wert Auswertung mechanischer Eigenschaften: Indentation Änderungen der mechanischen Eigenschaften nach 2 Jahren Freibewitterung Hersteller 1 Hersteller 2 Hersteller 3 Hersteller 4 Änderung LXM-Wert Änderung des Gel-content Änderungen basieren auf Versprödung des Materials aufgrund solarer Einstrahlung, Feuchte und Temperatur 15

16 Auswertung molekularer Zusammensetzung: GCMSscreening des EVA Counts Um den harschen Umwelteinflüssen widerstehen zu können, müssen Polymere mit Stabilisatoren versehen werden. Eine Änderung des Materialzusammensetzung bedeutet eine Änderung der Widerstandfähigkeit und Langlebigkeit. Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektroskopie Peakhöhe Materialmenge Retentionszeit Materialtyp Retentions Zeit [min] 16

17 Auswertung molekularer Zusammensetzung: GCMSscreening des EVA UV- Stabilisator kann durch Alterung aufgebraucht werden h DH 2 Freibewitterung Nur wenige der untersuchten Module wiesen Änderungen im Bereich der Stabilisatoren auf. 17

18 Zusammenfassung Der Peel Test kann zur Untersuchung der Adhäsionseigenschaften von PV-Laminaten eingesetzt werden. Ein Einsatz als Qualitätskontrolle ist sinnvoll. Der Peel Test kann auch zur Untersuchung der Alterung von PV-Modulen eingesetzt werden. Eine breite Datenbasis wäre sinnvoll, um den Verlauf der Alterung statistisch zu untermauern. Die Änderungen der Adhäsionskraft beruhen vor allem auf Änderungen der mechanischen Eigenschaften und Änderungen der chemischen Zusammensetzung. 18

19 Danksagung InnoPV (EN/1022 A) gefördert durch die Europäischen Union das Land Nordrhein-Westfalen. PV-Zuverlässigkeit FKZ: , gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 20