Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWSFraunhofer CSP beim IQ-Innovationspreis geehrt
Für die Entwicklung eines Prüfgeräts zur Qualitätskontrolle von Solarzellen und Solarmodulen ist das Fraunhofer-Center für Siliziumphotovoltaik CSP in Halle bei der Verleihung des IQ-Preises geehrt worden. Dr. Volker Naumann, der das Gerät gemeinsam mit Kollegen entwickelt hat, erhielt bei der Verleihung heute einen Anerkennungspreis aus den Händen von Halles Bürgermeister Egbert Geier.
Das von ihnen entwickelte Prüfgerät PIDcon kann die Potential-induzierte Degradation (PID), eine der häufigsten Ursachen für Leistungseinbußen in Photovoltaikmodulen mit kristallinen Siliziumsolarzellen, schon auf Zellenebene erkennen – das erspart das aufwändige Herstellen von Testmodulen und deren Überprüfung in der Klimakammer. Solarzellen oder Verkapselungsmaterialien können mit PIDcon in einer einfachen Prozedur mit deutlich geringerem Material-, Energie- und Arbeitsaufwand als in dem herkömmlichen Testverfahren geprüft werden. Das Gerät wurde am Fraunhofer CSP entwickelt und wird von Freiberg Instruments, einem Spezialisten für industrielle Halbleitermesstechnik, als Lizenznehmer vertrieben.
»Die Auszeichnung beim IQ-Preis ist eine tolle Anerkennung für die Innovationskraft des Fraunhofer CSP. Besonders freut mich, dass eine Entwicklung geehrt wurde, die auch den Praxisbezug unserer Arbeit deutlich macht und zeigt, wie wir in Zusammenarbeit mit Industriepartnern die Zuverlässigkeit und Effektivität in der Fertigung steigern und somit die Branche stärken können«, sagt Professor Jörg Bagdahn, Leiter des Fraunhofer CSP in Halle.
Insgesamt elf Bewerber waren um den Wissenschaftspreis, der seit 2005 von der Stadt Halle, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und dem Weinbergcampus e.V. vergeben wird, ins Rennen gegangen. Neben dem IQ-Preis und der Auszeichnung für das Fraunhofer CSP wurde ein weiterer Anerkennungspreis verliehen.
Die besondere Stärke von PIDcon: Das Gerät trägt entscheidend dazu bei, die Anfälligkeit für Potential-induzierte Degradation zu minimieren. PID tritt vor allem auf, wenn Solarmodule bei hohen Systemspannungen und in feuchter Umgebung betrieben werden.
Am Fraunhofer CSP gelang es, durch Untersuchungen auf nanoskopischer Ebene die physikalischen Grundlagen des Defektmechanismus aufzuklären. Kristalldefekte verursachen im Silizium die Kurzschlüsse (Shunts), die bei PID auftreten. Diese Kristalldefekte werden als Stapelfehler bezeichnet und haben Längen von nur wenigen Mikrometern und eine Dicke von nur einer Atom-Lage. Sie werden durch das Eindringen von Natriumatomen elektrisch leitend, sodass Kurzschlüsse entstehen. Auf Basis dieses grundlegenden Verständnisses des PID-Effekts wurde ein Prüfverfahren auf Zellebene entwickelt und patentiert. Die Firma Freiberg Instruments, als Spezialist für industrielle Halbleitermesstechnik, entwickelte dieses Testverfahren als Lizenznehmer zur Industriereife weiter.
Im PIDcon werden – statt kompletter Module, die extra für den Test hergestellt werden müssen – einzelne Solarzellen überprüft. Zunächst wird dabei der klassische Aufbau eines Solarmoduls nachgebildet, dann werden genau die Bedingungen geschaffen, unter denen PID abläuft: erhöhte Temperaturen sowie ein hohes elektrisches Potential zwischen Glasoberfläche und Solarzelle. So können auf kleinerer Fläche der PID-Effekt provoziert und die Degradation in Echtzeit gemessen werden. Auch die Auswirkung verschiedener Polymer-Verkapselungsfolien oder Gläser auf die PID-Resistenz von Solarmodulen lässt sich testen.