Was ist Elektrolumineszenz?

 

Eine Solarzelle ist eine Diode, die Licht direkt in elektrischen Strom umwandelt. Dieser Effekt funktioniert auch in die andere Richtung. Eine Solarzelle kann als LED (Light Emitting Diode) betrieben werden. Allerdings emittieren die Solarzellen die Strahlung in dem für das menschliche Auge unsichtbaren Bereich von etwa 1150 nm Wellenlänge (IR-Strahlung). Mit einer speziellen Kamera kann diese Strahlung allerdings sichtbar gemacht werden.

 

Was kann durch die Elektrolumineszenz sichtbar gemacht werden?

 

Eine Vielzahl von Effekten. Jeder Defekt, der die Stromproduktion der Solarzelle beeinträchtigt führt auch zu einer Behinderung der Abstrahlung durch die Elektrolumineszenz.

 

Zu erkennen sind unter anderem:

 

• 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 unsaubere Drucksiebe in der Zellproduktion.
• Fehlerhafte Randisolierung der Zellen.
• Microcracks, also mit bloßem Auge nicht erkennbare Risse im Siliziumwafer.
• EL-Prüfung (Elektrolumineszenzmessung)

 

 

So wird die EL-Prüfung durchgeführt (Elektrolumineszenzmessung)

 

In unserem mobilen Testcenter wird für die EL-Messung an den Modulanschlüssen des PV-Moduls eine elektrische Spannung von außen angelegt. Dadurch wird das Halbleitermaterial (=Silizium-Wafer) zum Abstrahlen von Photonen (=Leuchten, Elektroluminesenz-Effekt) angeregt.

 

Diese Strahlung wird mit einer speziellen Kamera aufgenommen. Schadhafte Bereiche von Solarzellen strahlen schwächer als andere und sind somit im aufgenommenen Bild deutlich sichtbar. Auf diese Weise ermöglicht die fachkundig durchgeführte Elektrolumineszenzmessung von ST CHECK die exakte Lokalisierung von Schadstellen.

 

 

Infos zu Microcracks (feinste Risse in den Solarzellen):

 

Was sind Microcracks?

 

Microcracks (Cracks=Risse) sind feine Risse in der Zelle, die mit dem Auge nicht erkennbar sind. Meist wird die Zelle noch von den Kontaktfingern und der Rückseitenmetallisierung elektrisch zusammengehalten, da Silber und Aluminium flexibler sind als Silizium. Im Laufe der Zeit, durch Wärmedehnung und Wind- oder Schneelasten werden die Zellen belastet und die Risse können sich durch den gesamten Zellaufbau ausdehnen. Dann entstehen elektrisch inaktive Gebiete in der Zelle.

 

Warum sind Microcracks schlimm?

 

Zunächst verhält sich ein Modul mit Microcracks in vielen Fällen normal. Nach einer gewissen Zeit können sich elektrisch inaktive 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 sogar einen großen Teil der Leistung eines Substrings des Moduls absorbieren oder gar die Diode zum Durchschalten bringen. Wenn die betroffene Zelle anfällig dafür ist, kann es auch zu Hotspots kommen.

 

Wie entstehen Microcracks?

 

In den meisten Fällen entstehen Microcracks bei Transport oder Montage. Solarmodule sind auf der Rückseite sehr empfindlich. Stützt ein Monteur auf dem Dach das Modul mit der Rückseite auf dem Knie ab, so kann das schon zu Microcracks in der Zelle führen. Ein kräftiger Druck mit einem Werkzeug 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 extrem 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. Es ist im Zweifelsfall meist schwer zu beweisen, dass ein Crack schon vor der Montage im Modul war. Umgekehrt können bestimmte Rissmuster klar dem Montagebereich zugeordnet werden.