Fraunhofer CSP und Freiberg Instruments entwickeln gemeinsam Testverfahren für PID

Presseinformation / 1.10.2013

Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP und die Firma Freiberg Instruments für Spezialmesstechnik haben einen Test entwickelt, womit die PID-Anfälligkeit von Solarzellen und Modulkomponenten gemessen werden kann. Die Arbeiten gingen dabei Hand in Hand: Das Fraunhofer CSP zeichnet für das Verfahren verantwortlich, welches in dem von Freiberg Instruments entwickelten Messgerät PIDcon angewendet wird.

© Fraunhofer CSP

Mit dem Prüfgerät PIDcon lässt sich die Potenzial-induzierte Degradation (PID) schon auf Solarzellenebene nachweisen.

Im Mittelpunkt des Verfahrens steht die Erforschung von Leistungsverlusten bei Solarmodulen, die aufgrund von negativen Spannungen in Modulinstallationen mit hoher Systemspannung auftreten. Dieser Effekt, die sogenannte potenzialinduzierte Degradation (PID), bewirkt ein Ertrag minderndes Absinken des Wirkungsgrades. Die Wissenschaftler des Fraunhofer CSP wenden das neue Verfahren als vielfältigen Materialtest für die PID-Anfälligkeit von Solarzellen, Glas und Folien an. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es ohne aufwändige Herstellung von Testmodulen und ohne teuren Betrieb von Klimakammern auskommt. Freiberg Instruments entwickelt dieses Testverfahren zur »Industriereife«, wodurch insbesondere ein Einsatz in der Prozesskontrolle gewährleistet ist.

Zudem bietet das Verfahren auch die Möglichkeit die Solarzelle nach dem PID-Stresstest mikroskopisch zu untersuchen: So konnte die Ursache für Kurzschlüsse (Shunts), die bei PID auftreten, aufgeklärt werden. Es handelt sich dabei um Kristalldefekte im Silizium. Diese Kristalldefekte werden als Stapelfehler bezeichnet und haben Längen von nur wenigen 100 Nanometern und eine Dicke von nur einer Atom-Lage. Durch eine hochauflösende nano-EDX-Analytik im Transmissions-elektronenmikroskop konnte in der Stapelfehlerebene Natrium in hohen Konzentrationen nachgewiesen werden. Die Forscher haben so in Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle festgestellt, dass die Stapelfehler im Siliziumkristall durch das Eindringen von Natriumatomen elektrisch leitend werden und so Kurzschlüsse verursachen. Durch ein grundlegendes Verständnis des PID-Effektes auf nanoskopischer Ebene lassen sich große Solarmodule zuverlässig gegen schädliche Leistungsverluste schützen.