Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
Staubbedecktes Solarmodul
Wegen hoher Staubkonzentrationen in der Luft kommt es in ariden, sonnenreichen Regionen häufig zur Verschmutzung von Oberflächen. Der bei PV-Modulen als »Soiling« bezeichnete Effekt führt zu unerwünschten Leistunsgverlusten.
CST 117 Soiling-Teststand
© Fraunhofer CSP
Der in Zusammenarbeit mit Topas entwickelte Soiling-Teststand CST 117 ermöglicht halbautomatische Prüfverfahren nach VDI 3956-1.

© Fraunhofer CSP

Oberflächenverschmutzung von Solaranlagen

Projekt ETA-Tau

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Die Oberflächenverschmutzung von Solaranlagen, insbesondere an niederschlagsarmen Standorten, führt zu Leistungsverlusten durch Verschattung oder Reflexion des einfallenden Lichts. Bislang müssen die Oberflächen daher regelmäßig in kurzen Abständen gereinigt werden, was mit erheblichen Kosten verbunden ist.

Wie also lassen sich festklebende Verschmutzungen auf Solarmodulen vemeiden? Im Rahmen experimenteller Forschung durch das Fraunhofer CSP konnte der Nachweis erbracht werden, dass eine wesentliche Ursache für die Anhaftung von Verschmutzungen die erhöhte Oberflächenfeuchte bzw. Betauung in den Nacht- und frühen Morgenstunden ist. Eine Beheizung zur Vermeidung der Betauung könnte die Staubanhaftungen verhindern, scheitert bislang an einem fehlenden Regelungskonzept.

Im Rahmen des Vorhabens soll daher eine hochsensitive Oberflächenfeuchte-Sensorik entwickelt werden, welche eine energieeffiziente Beheizung der Oberflächen von Photovoltaik-Modulen gestattet. Nach einer Konfiguration im Labor soll eine Validierung im realen Einsatz an repräsentativen Standorten erfolgen. Hierbei gilt es die wirtschaftlichen Potenziale und Regelungsparameter in Abhängigkeit von konkreten Anwendungsfällen und Wetterbedingungen zu ermitteln. Im Erfolgsfall werden darüber hinaus weitere Verwertungspotenziale bei Windkraftanlagen, CSP (Concentrated Solar Power) sowie in der Luftfahrt gesehen.

 

Das Projekt ETA-Tau wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des VIP+ Programms gefördert (Fördernummer 03VP08430)

Soiling-Teststand CST 117

Probenhalter Soiling-Teststand
© Fraunhofer CSP
Im Soiling-Teststand des Fraunhofer CSP können Proben bis zu einer Größe von 20 x 20 cm Temperaturen von -10 bis 50 °C ausgesetzt werden.
Air Knife Soiling-Teststand
© Fraunhofer CSP
In standardisierten Bestaubungstests mit definierten Umweltbedingungen - etwa einer Air Knife-Strömungsgeschwindigkeit von bis zu 15 m/s über der Probe - kann beispielsweise die Haftfestigkeit von Staubpartikeln ermittelt werden.

Das Fraunhofer CSP hat ein Verfahren zur Prüfung der Staubbelegung von ebenen Substraten mit und ohne funktionellen Schichten (ARC, ASC) entwickelt. Neben einem prototypischen Teststand steht ein zweiter, weiterentwickelter Teststand der Firma TOPAS GmbH zur Verfügung.

Durch den Aufbau und die intensive Nutzung in systematischen Studien verfügt das Fraunhofer CSP über einen großen Erfahrungsschatz für die kontrollierte Durchführung von Bestaubungstests. Dabei sind nicht nur wichtige Umweltbedingungen definiert abbildbar, darüber hinaus können auch verschiedene standardisierte Teststäube als auch natürliche Staubproben auf den Substraten abgeschieden werden.

Darüber hinaus sind am Fraunhofer CSP verschiedene Methoden zur Quantifizierung der Staubbelegung (u.a. optische Spektroskopie, Dunkelfeld-Lichtmikroskopie, Leistungsmessung an Mini-PV-Modulen) als auch der Haftfestigkeit von Staubpartikeln (Rotational Force Test, Wind Blow) etabliert.

Das am Fraunhofer CSP entwickelte Prüfverfahren ist im Rahmen eines VDI-Standardisierungsprozesses normiert (VDI 3956-1), an welchem auch die Topas GmbH mitgewirkt hat.