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Henkel investiert in Kreislaufwirtschaft | Mit umgerechnet 5,6 Mio. Euro unterstützt Henkel den Fonds Circularity European Growth Fund I LP der britischen Beteiligungsgesellschaft Circularity Capital. Der Fonds bietet Zugang zu einer europäischen Pipeline kleiner und mittlerer Unternehmen, um zirkuläre Wirtschaft zu ermöglichen.Bis zum Jahr 2025 sollen bei Henkel alle Verpackungen recycelbar, wiederverwendbar oder kompostierbar sein. Eine Ausnahme sind Klebstoffprodukte, deren Rückstände die Recyclingfähigkeit beeinträchtigen oder den Recyclingstrom verschmutzen können. Im selben Zeitraum soll der Anteil recycelten Plastiks in Verpackungen für Konsumentenprodukte in Europa auf 35 Prozent steigen.Clariant senkt Beteiligung | Clariant hat seine Beteiligung an der niederländischen Stahl-Gruppe von 19,7 % auf 14,8 % gesenkt. Im Jahr 2014 hatte Clariant sein Lederchemikaliengeschäft an Stahl verkauft, und zwar für eine Barabfindung und eine Beteiligung an der Gruppe von 24 %.Eli Lilly will Loxo | Der US-Pharmakonzern will für etwa 8 Mrd. US-Dollar das US-amerikanische Unternehmen Loxo Oncology erwerben. Dies soll die Kooperation von Bayer mit Loxo bei Krebstherapien nicht beeinflussen.Lanxess kauft Aktien | Bis zu einem Börsenwert von 200 Mio. Euro will Lanxess Aktien zurückkaufen, die dann eingezogen werden. Dies entspricht zurzeit etwa 4,5 Mio. eigenen Aktien. MB

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An der Börse

Henkel investiert in Kreislaufwirtschaft | Mit umgerechnet 5,6 Mio. Euro unterstützt Henkel den Fonds Circularity European Growth Fund I LP der britischen Beteiligungsgesellschaft Circularity Capital. Der Fonds bietet Zugang zu einer europäischen Pipeline kleiner und mittlerer Unternehmen, um zir...

Wenn die Leistung einer Solarzelle aus kristallinem Silicium sinkt, könnte es daran liegen, dass Spannungsunterschiede am Modul das Material angegriffen haben. Diese potenzialinduzierte Degradation war bisher nur indirekt und an demontierten Modulen im Labor zu analysieren. Ein mobiles Gerät ermöglicht nun Tests vor Ort, die auch die Anfälligkeit eines Photovoltaikmoduls vorhersagen.
Einer der Hauptgründe für unkalkulierbaren Leistungsverlust von Photovoltaikanlagen ist die potenzialinduzierte Degradation (PID). PID tritt vor allem auf, wenn Solarmodule bei hohen Systemspannungen und in feuchter Umgebung betrieben werden. Verursacht wird PID durch Kristalldefekte im Silicium. Diese Stapelfehler haben Längen von nur wenigen Mikrometern und eine Dicke von nur einer Atomlage. Sie werden durch das Eindringen von Natriumatomen elektrisch leitend, sodass Kurzschlüsse entstehen. Ein erheblicher Anteil der Anlagen mit Solarmodulen aus kristallinem Silicium, die seit einigen Jahren in Betrieb sind, kann davon betroffen sein. Oft ist die Ursache für Leistungseinbußen unklar.1)Wenn der Verdacht besteht, dass PID für einen Leistungsverlust verantwortlich ist, wird bisher typischerweise eine elektrooptische Inspektion durchgeführt, durch Infrarot-Thermographie oder Elektrolumineszenz. Die Aufnahmen dienen zusammen mit der Betriebsspannung am Maximalleistungspunkt bei schwacher Einstrahlung als Indikatoren für PID. Diese Methoden sind allerdings indirekt und lassen Interpretationsspielraum; die Befunde sind nicht immer eindeutig auf PID zurückzuführen. Darüber hinaus können diese Methoden nicht vorhersagen, ob noch intakte Module anfällig für PID sind. Daher werden Module zum weiteren Nachweis der PID-Empfindlichkeit demontiert und in Prüfinstituten getestet.Labor-PID-Tests werden in der Regel in großen Klimakammern durchgeführt.2) Das Verfahren ist zeitaufwendig und verursacht hohe Kosten für Demontage, Versand und Prüfung. Daher ist es attraktiv, PID-Tests vor Ort ohne Demontage durchzuführen, die vergleichbare Ergebnisse liefern wie die Labortests.<h2>Entwurf des Freifeld-PID-Tests</h2>Der Labor-PID-Test nach der technischen Spezifikation2) beruht auf der Erdung der Glasoberfläche auf der Modulvorderseite mit einer leitfähigen Metallfolie. Zwischen der geerdeten leitfähigen Folie und den Solarzellen im Inneren des Moduls wird eine Testspannung angelegt, üblich sind 1000 V. Die Prüfung dauert typischerweise 168 Stunden bei 25 °C. Um den PID-Prozess zu beschleunigen, ist es erlaubt, das Modul während des Tests höheren Temperaturen auszusetzen. Die zwei entscheidenden Voraussetzungen für einen beschleunigten PID-Test sind<list list-type="simple"><list-item></list-item></list>Hochspannung zwischen der Glasoberfläche und den Zellen, was Ableitströme provoziert,<list-item>erhöhtes Temperaturniveau.</list-item>Bei der mobilen Anwendung im Freifeld dient ein dünnes Metallgitter an der Vorderseite als Erdung, und eine Heizmatte erhöht die Modultemperatur (Abbildung 1). Heizmatte und Metallgitter bedecken nur etwa die Hälfte der Fläche eines Standard-60-Zellen-Moduls. Der während des Tests zu messende Vorwärtsstrom im Dunkeln (Strom in Durchlassrichtung durch seriell verschaltete Solarzellen) reagiert sehr empfindlich auf PID. Daher lässt sich das Ergebnis von PID-Tests auf einer Teilfläche der Module auf die gesamte Modulfläche extrapolieren.<figure><img src="https://media.graphcms.com/vyW63LLASlOxeEt6cilY"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Solarmodul mit Heizmatte (orange).</figcaption></figure>
Mit diesem Aufbau werden 32 Solarzellen eines 60-Zellen-Moduls einer hohen Belastung für die Einflussfaktoren von PID ausgesetzt, indem an die Zellen eine hohe negative Spannung bei Erdung der vorderen Glasfläche angelegt wird und der Modulbereich gleichzeitig erwärmt wird. Das Messprinzip wurde zunächst im Freien an zwei verschiedenen Modulen getestet: an einem freistehenden Modul auf einem Testfeld und einem Modul in einem mehrere Megawatt leistenden Photovoltaik-Kraftwerk.Das für den Test auf dem Prüfgelände verwendete Modul wurde am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) speziell angefertigt und mit acht Thermoelementen bestückt. Damit war es möglich, die zeitliche und räumliche Verteilung der Modultemperatur zu ermitteln. Dabei ist die Wärmedämmung entscheidend, da das Modul innerhalb einer kurzen Zeit 85 °C erreichen und homogen über den geprüften Modulbereich halten soll. Daher sind für den PID-Test sowohl die Vorderseite des Moduls als auch dessen Rückseite mit wärmeisolierendem Material versehen.<h2>Resultate erster Testserien</h2>Mit dem Testaufbau lässt sich die PID-Empfindlichkeit von Solarmodulen durch Messung des Stroms in Durchlassrichtung in situ nachweisen. Unter der Durchlassspannung von einem Drittel der Leerlaufspannung wird eine sehr hohe Empfindlichkeit des Stroms gegenüber PID erreicht. In einem PID-Testlauf mit neun verschiedenen Modulen wird der Strom im Dunkeln bei einer Vorwärtsspannung von 12 V im Minutentakt gemessen. Das Ergebnis ist der Strom in Durchlassrichtung in Abhängigkeit von der Zeit.Abbildung 2 zeigt für vier repräsentative Module die Kurven, die bei einer Umgebungstemperatur von 22 °C, einer Modultemperatur von 85 °C und einer Spannung von –1000 V an den Zellen zwischen geerdetem Rahmen und Glasoberfläche gemessen wurden. Die Module verhalten sich unterschiedlich: Während das Modul C überhaupt keine Erhöhung des Stroms zeigt, steigt bei den drei anderen der Vorwärtsstrom. Wie sich am zeitlichen Verlauf zeigt, reicht eine Testdauer von weniger als einer Stunde, um zwischen PID-resistenten und PID-empfindlichen Modulen zu unterscheiden.<figure><img src="https://media.graphcms.com/tMPYQGIxQqKgpWrvM1Hi"><figcaption><label>Abb. 2: </label>a) Vorwärtsstrom und b) Ableitstrom für vier verschiedene Module, die dem Freifeld-PID-Prüfverfahren unterzogen wurden, sowie Elektrolumineszenzaufnahmen, die nach dem Ende des PID-Tests an c) dem PID-empfindlichem Modul A2 und d) dem PID-resistenten Modul C aufgenommen wurden. Zellen mit geringerer elektrischer Aktivität erscheinen dunkler.</figcaption></figure>
Der im Hochspannungskreis des Prüfgeräts gemessene Ableitstrom ist ein Maß für die Leitfähigkeit der Modulkapselungsmaterialien unter dem Einfluss von Hochspannung. Er wird im gleichen Zeitintervall wie der Vorwärtsstrom aufgezeichnet und gibt Informationen über die Belastung, der die Zellen im Modul ausgesetzt sind (Abbildung 2b). Die Module A2 und B haben gemessen am Vorwärtsstrom über die Zeit annähernd die gleiche PID-Empfindlichkeit. Der Ableitstrom des Moduls B ist jedoch mehr als doppelt so hoch wie der des Moduls A2. Demnach sind die Zellen in Modul A2 anfälliger für PID als die Zellen in Modul B. Dieses Modul weist wiederum eine höhere Leitfähigkeit der Verkapselungsmaterialien auf, was zu einer höheren Spannungsbelastung der Zellen führt. Das Verhalten lässt sich durch das Spannungsteiler-Modell erklären.3)Die am Ende der Tests gemessenen Vorwärtsströme zeigen die gleiche Rangfolge der PID-Empfindlichkeit wie Leistungsmessungen und Elektrolumineszenzbilder, die als Referenzmessungen zur Beurteilung der PID-Empfindlichkeit dienen. Abbildung 2c und 2d zeigen die Elektrolumineszenzbilder, die an den Modulen A2 und C aufgenommen wurden. Für das PID-empfindliche Modul A2 ist deutlich sichtbar, dass nur die Zellen unterhalb des Heizkissens und des geerdeten Metallgitters PID erlitten haben.<h2>Künftige Anwendungen</h2>Das Forschungsprojekt PID-Recovery nutzt das PID-Testverfahren vor Ort für Routinemessungen. Mit dem Testgerät, dem PIDcheck, werden PID-Tests in mehreren Solarparks in Deutschland durchgeführt.Besonderes Augenmerk liegt auf der Umkehrbarkeit von PID: Module, die ein bestimmtes Maß an PID noch nicht überschritten haben, lassen sich durch Umkehr des Potenzials nahezu wieder auf ihre Ausgangsleistung regenerieren. Dafür werden die Leistungsverluste von Modulen aus im Dunkeln aufgenommenen I-U-Kurven errechnet. Sie dienen dazu, den Stromertrag ohne und mit Regenerationsgeräten, die PID heilen, zu extrapolieren. Ziel ist, die Wirtschaftlichkeit von PID-Gegenmaßnahmen, zum Beispiel den Wechsel von Modulen oder die Nachrüstung von Regenerationsgeräten, schneller und kostengünstiger als in Labortests zu bewerten.Diese Arbeit wird vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des Projekts PID-Recovery (FKZ 0324184184A) gefördert. Der Bau des prototypischen PID-Freifeldtests und Teile der vorgestellten Versuche wurden von der Sächsischen Aufbaubank (SAB) und dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert.<h2>Quergelesen</h2>Die Anfälligkeit für potenzialinduzierte Degradation (PID) lässt sich direkt am installierten Modul bestimmen, indem eine Spannung zwischen Glasoberfläche und Solarzellen angelegt wird.Um die Messung zu beschleunigen, wird das Solarmodul mit einer Heizmatte erwärmt.Gemessen wird der Strom in Durchlassrichtung der unbeleuchteten Zellen.Die Ergebnisse sagen nicht nur etwas über Leistungsverlust und PID-Anfälligkeit eines Moduls aus, sondern damit lässt sich auch abschätzen, inwiefern sich von PID betroffene Module regenerieren lassen.<h2>Die Autoren</h2>Volker Naumann, Jahrgang 1984, ist Forscher in der Gruppe Diagnostik und Metrologie am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle und leitet das Team „Oberflächen- und Schichtcharakterisierung“. Er hat im Jahr 2014 an der Universität Halle-Wittenberg mit einer Arbeit über PID-Ursachenanalysen promoviert. <a href="mailto:volker.naumann@csp.fraunhofer.de">volker.naumann@csp.fraunhofer.de</a><div><img src="https://media.graphcms.com/Wpfhrd1uTras4KxdLXLD">

</div>Nadine Schüler, Jahrgang 1982, ist seit dem Jahr 2012 bei Freiberg Instruments in der Photovoltaik-Industrie tätig und hat sich auf die Charakterisierung der Materialqualität von Halbleitern spezialisiert. Sie promovierte 2012 an der TU Bergakademie Freiberg in Experimentalphysik.<div><img src="https://media.graphcms.com/Z89VJqowSWqUHYurHZaa">

</div>Christian Hagendorf, Jahrgang 1969, ist seit dem Jahr 2007 am Fraunhofer CSP tätig und leitet die Gruppe „Diagnostik und Metrologie“. Er promovierte im Jahr 2000 an der Universität Halle-Wittenberg in Physik. <a href="https://www.PIDcheck.com" target="_blank">www.PIDcheck.com</a> <a href="https://www.freiberginstruments.com" target="_blank">www.freiberginstruments.com</a><div><img src="https://media.graphcms.com/Go6BSmOTHGY2vyOpTEqF">

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<ul><li>
1 L. Podlowski, „PID in PV Power Plants”, PV Magazine Webinar on PID, 22.03.2018, <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://3pkem226sk6p252wx4117ivb-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/sites/4/2018/03/PI-Berlin-Presentation-PV-Magazine-20180322.pdf" target="_blank">https://3pkem226sk6p252wx4117ivb-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/sites/4/2018/03/PI-Berlin-Presentation-PV-Magazine-20180322.pdf</a></ext-link></li><li>
2 Technische Spezifikation IEC TS 62804–1, Photovoltaic (PV) modules – Test methods for the detection of potential-induceddegradation – Part 1: Crystalline silicon</li><li>
3 V. Naumann, K. Ilse, C. Hagendorf, „On the discrepancy between leakage currents and potential-induced degradation of crystalline silicon modules”, in Proceedings 28th EU-PVSEC, Paris, 2013, 2994–2997</li></ul>

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