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Im Rahmen unserer Serie über häufige Defekte an Solarmodulen, befassen wir uns in diesem Artikel mit Schäden an Solarmodulen, die durch Mikrorisse verursacht werden.

Sie erfahren etwas über die typischen Ursachen von Mikrorissen in Solarmodulen und über die verschiedenen Möglichkeiten, wie Sie verhindern können, dass Mikrorisse die Energieproduktion Ihrer Solaranlage beeinträchtigen.

Was sind Mikrorisse?

Mikrorisse sind winzige Risse auf Solarzellen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.

Auch wenn Sie Mikrorisse nicht sehen können, handelt es sich tatsächlich um gebrochene Solarzellen, die vom Solarmodullaminat gehalten werden.

Wenn sich das Modul aufgrund von äußerem Druck verbiegt, hören die Zellen an den gebrochenen Stellen auf, Strom zu leiten, was zu einer Degradierung des beschädigten Solarmoduls führt.

Wodurch entstehen Risse in Solarzellen?

Solarzellen sind bauartbedingt dünn und spröde; nicht mehr als 170 Mikrometer dick. Ohne den Schutz von anderen Schlüsselkomponenten eines Solarmoduls wie Glas, EVA, Rückseitenfolie und Rahmen, brechen sie leicht.

Die Solarzellen liegen geschützt in einem Solarmodul, jedoch können sie  brechen, wenn große mechanische Belastungen, wie Wind und andere Stöße, das Modul verbiegen und für das Auge unsichtbare Rissspuren hinterlassen.

Wie beschädigen Mikrorisse Solarmodule?

Mikrorisse können die Energieausbeute von Solarmodulen verringern.

Eine perfekte Solarzelle kann Sonnenlicht über ihre gesamte Oberfläche absorbieren und das Licht in Elektronen umwandeln, die durch das nächstgelegene Band abfließen.

Wenn Mikrorisse auftreten, kann der kürzeste Weg zwischen einem beliebigen Punkt der Zelle und dem nächstgelegenen Band durch den Riss unterbrochen werden, wodurch der Elektronenfluss gestoppt wird.

Wenn der Elektronenfluss stoppt, werden Bereiche der Solarzellen inaktiv, und die Leistungsabgabe leidet.

Das Elektrolumineszenz-Bild (EL) eines Solarmoduls zeigt inaktive Bereiche, die von Mikrorissen betroffen sind
Das Elektrolumineszenz-Bild (EL) eines Solarmoduls zeigt inaktive Bereiche, die von Mikrorissen betroffen sind.

Inaktive Solarzellenbereiche können durch Elektrolumineszenz (EL) leicht erkannt werden. Helle Stellen bedeuten eine positive Leitfähigkeit, wobei dunkle Bereiche für Mikrorisse und andere Defekte stehen.

Ein neues, perfektes Solarmodul sollte im EL gleichmäßig hell erscheinen, während ein verwittertes und altes Solarmodul mit verstreuten dunklen Bereichen von Mikrorissen die Leistungsabgabe um bis zu 20 % reduzieren kann.

Kann ein beschädigtes Solarmodul repariert werden?

Solarzellen, Glas, EVA und Rückseitenfolie werden während der Herstellung erhitzt und zu einem wasserdichten Laminat verschmolzen. Man kann sie nicht wieder trennen, ohne die Solarzellen stark zu beschädigen.

Wenn also Risse in den Zellen eines Moduls auftreten, gibt es keine einfache Möglichkeit, die kaputten Zellen zu ersetzen, ohne das Solarmodul zu zerstören.

Sobald Mikrorisse im Solarmodul auftreten, kann die Leistungsabgabe von hier an nur noch schlechter werden.

Der beste Weg, die Energieproduktion Ihres Solarmoduls hoch zu halten, ist also, Mikrorisse von vornherein zu vermeiden.

Wie kann man Mikrorisse im Produktdesign verhindern?

Mikrorisse entstehen in der Regel durch äußere Einwirkungen auf die Module. Eine gute Möglichkeit, Mikrorisse in Solarmodulen zu verhindern, besteht also darin, das Gesamtprodukt durch das Design zu verstärken.

Die wichtigsten Komponenten, die einem Modul Festigkeit verleihen, sind Glas und Rahmen.

Durch die Wahl von gehärtetem Glas, halten WINAICO-Module dem Aufprall von 35mm großen Hagelkörnern stand, die mit 100 km/h abgeschossen werden.

Dieser fortschrittliche Hagelkorn-Test enthält mehr als das Vierfache der kinetischen Energie von Standard-IEC-Hagelkorntests und stellt sicher, dass WINAICO Systeme auch den Aufprall von verirrten Golfbällen überleben können.

Die Rahmen der WINAICO-Module sind mit L-förmigen Eckkeilen konstruiert, um die Rahmen zu verriegeln, und können einer mechanischen Belastung von bis zu 5400 Pa, mehr als 900 kg, standhalten, die gleichmäßig über das Solarmodul verteilt wird.

L-förmige Eckkeile sorgen für eine robuste Struktur eines Solarmoduls
L-förmige Eckkeile sorgen für eine robuste Struktur eines Solarmoduls.

Das robuste Solarmodul-Design von WINAICO reduziert die Möglichkeit von Mikrorissen in gut gewarteten Solaranlagen und stellt sicher, dass Ihr System auch bei rauen Wetterbedingungen seine Leistung beibehält.

Wie lassen sich Mikrorisse bei der Produktion vermeiden?

Trotz hoher Präzision und fein abgestimmter Produktionsprozesse können die Hitze und der Druck, denen die Solarmodule während der Herstellung ausgesetzt sind, gelegentlich Mikrorisse in den Modulen hinterlassen.

Eine gute Möglichkeit, um Mikrorisse zu verhindern, ist das Hinzufügen mehrerer EL-Stationen in der Produktionslinie und kurz bevor die Solarmodule das Werk verlassen.

Ein Qualitätsprüfer prüft das EL-Bild auf Fehler
Ein Qualitätsprüfer prüft das EL-Bild auf Fehler.

Auf diese Weise erhalten alle unsere Kunden einwandfreie WINAICO-Solarmodule, die keine Mängel aufweisen.

Wie kann man Mikrorisse beim Transport verhindern?

Bei unsachgemäßem Transport können Mikrorisse in den Solarmodulen entstehen.

Wir sehen Beispiele von Installateuren, die Wechselrichter und Werkzeugkästen auf einen Solarmodulstapel schnallen, was unserer Meinung nach Mikrorisse verursachen kann.

Ein internes Experiment wurde durchgeführt, um die Auswirkungen eines falschen Transports zu messen:

  • Ein 5 kW-Wechselrichter mit einem Gewicht von 31 kg wurde auf einem 320 W-Modul platziert.
  • Ein Gabelstapler fuhr die Palette mit Modul und Wechselrichter mit 10 km/h um den Parkplatz.
  • Die gesamte zurückgelegte Strecke betrug 1 km.
  • Die Modulleistung wurde zum Vergleich vorher und nachher gemessen.
Ein Experiment: Hat der Transport eines Wechselrichters auf einem Solarmodul Auswirkungen auf die Leistung des Moduls
Ein Experiment: Hat der Transport eines Wechselrichters auf einem Solarmodul Auswirkungen auf die Leistung des Moduls?

Die Leistungsmessungen vorher (323,9 W) und nachher (316,0 W) zeigten eine Abnahme der Modulleistung um -2,44 %.

Wenn eine Fahrt von 1 km bei 10 km/h die Leistung eines Moduls beeinträchtigen kann, stellen Sie sich vor, wie viel Schaden ein Solarmodul bei einer 30 km langen Fahrt durch eine holprige Landstraße bei 50 km/h nehmen kann.

Wie verhindert man Mikrorisse bei der Installation?

Wussten Sie, dass es falsche Art und Weisen gibt, Solarmodule eine Leiter hinaufzutragen?

Unser Team hat untersucht, welche Auswirkungen es hat, wenn Sie Ihren Kopf gegen ein Solarmodul lehnen, während Sie die Treppen/Leitern hochsteigen, um zu sehen, ob Sie Mikrorisse verursachen können:

  • Ein Modul wurde 24 Treppenstufen hinaufgetragen, wobei das Glas gegen die Schulter/den Kopf gedrückt wurde.
  • Ein Modul wurde 24 Treppenstufen hinaufgetragen, wobei das Backsheet gegen die Schulter/den Kopf gehalten wurde.
  • Zum Vergleich wurde die Leistung des Moduls vorher und nachher gemessen.
Falsches Aufsetzen von Schulter und Kopf gegen das Modul  während Hinaufsteigens der Treppe führte zu einem Leistungsabfall von 1%
Falsches Aufsetzen von Schulter und Kopf gegen das Modul während Hinaufsteigens der Treppe führte zu einem Leistungsabfall von 1%.
Die richtige Art und Weise ein Solarmodul zu tragen
Die richtige Art und Weise ein Solarmodul zu tragen.

Die Vorher-Nachher-Leistungsmessungen ergaben zwischen -0,97 % (an das Glas gelehnt) und -0,86 % (an die Rückwand gelehnt) Abnahme der Modulleistung.

Um ein Modul auf die richtige Art und Weise zu tragen, sollte man das Modulgewicht in seinen Händen auf den Modulrahmen ausbalancieren.

Zu wissen, wie man Module trägt, ohne Druck auf die Solarzellen auszuüben, ist der erste Schritt zu einer hochwertigen Solarinstallation.

Kann man auf Solarmodulen laufen?

Nein, Sie können unter keinen Umständen auf Solarmodulen laufen.

Trotz der robusten Konstruktion von Solarmodulen, können Solarzellen durch den konzentrierten Druck der eigenen Füße brechen und Solarmodule beschädigt werden.

Das folgende Video von NREL veranschaulicht durch Elektrolumineszenz die Auswirkungen von dem Gewicht eines Erwachsenen auf einem Solarmodul.

Wir empfehlen, bei Aufdach-Solarkonstruktionen genügend Platz zu lassen, um zu verhindern, dass Sie bei der Installation und Wartung auf die Module treten müssen.

Wie erkennt man Mikrorisse nach der Installation?

Die effizienteste Methode zur Erkennung von Solarmoduldefekten, wenn die Module bereits installiert sind, ist die Verwendung von Infrarotkameras zur Überwachung der Temperaturunterschiede auf der Moduloberfläche.

Wenn die Sonne auf ein beschädigtes Solarmodul scheint, werden die gerissenen Zellen zu einem Bereich mit hohem Widerstand und einer höheren Temperatur als die umliegenden Zellen.

Eine Infrarotkamera kann effizient auf Bereiche mit hohen Temperaturunterschieden hinweisen.

Jetzt, da Sie wissen, dass Mikrorisse die Leistung eines Moduls kurzfristig um 3 % und langfristig um bis zu 20 % verringern können, ist es sehr wichtig, die korrekte Handhabung von Solarmodulen einzuhalten, um eine perfekte Solaranlage zu schaffen.