Elektrolumineszenz-Kammer
Mit Hilfe dieser mobilen Kammer können im F&E-Bereich, im Wareneingang oder sogar auf der Baustelle Solarmodule auf Microcracks hin untersucht werden. Geeignet für Solarmodule bis 1700*1120 mm, auf Anfrage auch größer.
Wie funktioniert Elektrolumineszenz?
Eine Solarzelle ist eine Diode, die Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umwandelt. Dieser Effekt funktioniert aber auch in die andere Richtung. Eine Solarzelle kann man auch als LED (Light Emitting Diode) betreiben. Leider emittieren die Solarzellen die Strahlung nicht wie eine LED im sichtbaren Bereich, sondern bei etwa 1150 nm Wellenlänge, also im für das menschliche Auge nicht sichtbaren NIR-Bereich. Mit einer speziellen NIR-Kamera kann man diese Strahlung aufnehmen.
Was kann man mit der Elektrolumineszenz erkennen?
Eine Vielzahl von Effekten. Letztlich führt jeder Defekt, der die Stromproduktion der Solarzelle beeinträchtigt auch zu einer Behinderung der Strahlung, die bei der Elektrolumineszenz ausgesendet wird.
Zu erkennen sind zum Beispiel:
- Verunreinigungen des Silizium (Sauerstoff oder metallische Verunreinigungen). Dies tritt manchmal bei monokristallinen Zellen auf, wenn auch die stark mit Fremdatomen belasteten Enden des Ingots noch verarbeitet werden.
- Unterbrechungen der Kontaktfinger durch verstopfte Drucksiebe in der Zellproduktion.
- Fehlerhafte Randisolierung der Zellen.
- Microcracks, also mit bloßem Auge nicht erkennbare Risse im Siliziumwafer.
Was sind Microcracks?
Microcracks sind feine Risse in der Zelle, die mit dem Auge nicht erkennbar sind. Meist wird die Zelle zunächst noch von den Kontaktfingern und der Rückseitenmetallisierung elektrisch zusammengehalten, da Silber und Aluminium weniger spröde als Silizium sind. Im Laufe der Zeit, durch Wärmedehnung, durch Wind- oder Schneelasten werden die Zellen belastet und die Risse können durch den gesamten Zellaufbau gehen. Dann entstehen elektrisch tote Gebiete in der Zelle.
Warum sind Microcracks so tückisch?
Zunächst verhält sich ein Modul mit Microcracks in vielen Fällen normal. Nach einer gewissen Zeit können sich elektrisch tote Gebiete durch die Microrisse bilden. Diese Gebiete können dann einen ähnlichen Effekt auslösen wie eine Verschattung. Ab einer bestimmten Größe dieses toten Gebietes wird die Zelle zum Verbraucher und kann unter Umständen einen großen Teil der Leistung eines Substrings des Moduls absorbieren oder sogar die Diode zum Durchschalten bringen. Wenn die betroffene Zelle anfällig dafür ist, kann es auch zu Hotspots kommen.
Wie entstehen die meisten Microcracks?
In den meisten Fällen auf dem Transport oder bei der Montage. Die Solarmodule sind auf der Rückseite sehr empfindlich. Stützt ein Monteur auf dem Dach das Modul mit der Rückseite auf dem Knie ab, kann das schon zu Microcracks in der Zelle führen. Ein kräftiger Druck mit einem Schraubendreherheft auf die Rückseite oder aneinander gelehnte Module, bei denen die Folie von einer Modulecke berührt wird, können auch zu Cracks führen. Grundsätzlich muss die Rückseite der Solarmodule auf dem Transport und während der Montage sehr vorsichtig behandelt werden. Erst wenn das Modul montiert ist zeigt die stabile Vorderseite aus gehärtetem Glas nach vorne. Microcracks können auch dadurch entstehen, dass Monteure bei der Montage auf den Rahmen laufen.
Sind Microcracks von der Hersteller-Garantie abgedeckt?
Meist nein. Microcracks können bei der Herstellung, auf dem Transportweg oder bei der Montage entstehen. Da die meisten Hersteller inzwischen eine Microcrack-Inspektion am Ende der Produktion installiert haben und für dieses Thema sensibilisiert sind, dürfte der größte Teil der Cracks auf Montageschäden zurückzuführen sein. In jedem Fall ist es im Zweifelsfall schwer zu beweisen, dass ein Crack schon vor der Montage im Modul war. Umgekehrt sind bestimmte Rissmuster klar dem Montagebereich zuzuordnen.
Wie kann man die Elektrolumineszenzkammer einsetzen?
Die Kammer ist gut für die Wareneingangskontrolle geeignet. Von jedem Container sollte eine Stichprobe entnommen werden. Die Module dürfen keine Risse zeigen. Bei großen Anlagen kann eine Kammer auf der Baustelle für einen klaren Gefahrenübergang zwischen Transportunternehmen und Montage sorgen. Pro Modul kann eine Bearbeitungszeit von 2 bis 3 Minuten für die Aufnahme erreicht werden.