Begriff
Thermografie von Solarmodulen
Die Thermografie nutzt eine Infrarotkamera, um Hotspots, defekte Dioden und abgetrennte Strings in einer Solaranlage zu finden, ohne sie abzuschalten.
Begriff
Elektrolumineszenz bei Solarmodulen
Die Elektrolumineszenz (EL) ist ein Prüfverfahren, das das Solarmodul umgekehrt betreibt: Man speist Strom ein, und die Zellen senden Infrarotlicht aus, das eine Spezialkamera fotografiert. Die beschädigten Bereiche erscheinen dunkel. Es ist die genaueste Methode, um Mikrorisse, gebrochene Zellen und fehlerhafte Lötstellen zu erkennen, die sich im Ertrag noch nicht bemerkbar machen. Maßgeblich ist die Spezifikation IEC TS 60904-13.
Kurz gefasst
- Das Modul erhält Strom und sendet Infrarotlicht aus; Beschädigtes erscheint dunkel.
- Erkennt Mikrorisse, bevor sie zu Hotspots werden.
- Wird im Dunkeln durchgeführt: nachts vor Ort oder in einem Labor.
- Es ist der Nachweis, der bei einem Garantieanspruch wegen Transport- oder Montageschäden am meisten Gewicht hat.
Das Prinzip
Eine Solarzelle ist im Wesentlichen eine großflächige Diode. Wenn sie Licht empfängt, liefert sie Strom. Macht man das Gegenteil und legt mit einer externen Quelle Strom an, sendet sie Licht aus: Es ist dasselbe Phänomen wie bei einer LED, jedoch im nahen Infrarot, für das Auge unsichtbar.
Eine für dieses Licht empfindliche Kamera fotografiert das Modul. Die Bereiche der Zelle, die elektrisch aktiv sind, leuchten; die durch einen Riss oder eine gebrochene Lötstelle isolierten erscheinen schwarz.
Was man sieht
| Im Bild | Was es ist |
|---|---|
| Feine dunkle Linien, die eine Zelle durchziehen | Mikrorisse |
| Ein vollständig schwarzes Zellstück | Abgetrenntes Bruchstück: erzeugt keinen Strom mehr |
| Dunkle Streifen entlang der Zellverbinder | Unterbrochene Lötstellen oder Kontaktfinger |
| Ganze Zellen dunkler, im Schachbrettmuster | Zellen unterschiedlicher Qualität oder potenzialinduzierte Degradation |
| Schwarze Zellen in einem Drittel des Moduls | Kurzgeschlossene Bypass-Diode |
Was die Norm sagt
Die IEC TS 60904-13:2018 legt drei Dinge fest: wie Elektrolumineszenzbilder von Photovoltaikmodulen aufzunehmen sind, wie sie zu verarbeiten sind, um quantitative Kennzahlen zu erhalten, und wie das Sichtbare qualitativ zu interpretieren ist. Sie gilt für Module, die mit einer Quelle gemessen werden, welche die Zellen in Durchlassrichtung vorspannt.
Elektrolumineszenz oder Thermografie
| Thermografie | Elektrolumineszenz | |
|---|---|---|
| Was sie misst | Wärme | Von den Zellen ausgesandtes Licht |
| Wann | Tagsüber, bei laufender Erzeugung der Anlage | Im Dunkeln, bei bestromtem Modul |
| Geschwindigkeit | Schnell: eine Anlage in Stunden | Langsam: Modul für Modul oder String für String |
| Erkennt Mikrorisse, die noch keine Wirkung zeigen | Nein | Ja |
| Typischer Einsatz | Jährliche Wartung | Annahme von Modulen, Garantien und Gutachten |
Sie konkurrieren nicht. Die Thermografie findet die verdächtigen Module schnell; die Elektrolumineszenz erklärt, was mit ihnen los ist.
Warum sie bei einer Reklamation zählt
Ein Mikroriss kann im ersten Jahr ohne Einfluss auf die Leistung bleiben und im dritten ein Zellstück abtrennen, nach Hunderten von Wärme- und Kältezyklen. Wurden die Module bei der Ankunft auf der Baustelle fotografiert, gibt es einen Nachweis ihres Zustands. Andernfalls ist ein Fabrikationsfehler schwer von einem Transport- oder Montageschaden zu unterscheiden.
Eine eigene Maschine
2017 kofinanzierte CORFO für Resol, das damals von Carlos Jofré geleitete Unternehmen der Kreislaufwirtschaft, den Prototyp einer automatisierten Maschine zur Prüfung von Modulen und zur Erkennung von Rissen mit einer Elektrolumineszenzkamera (Code 17VIPM-75256). Erklärtes Ziel war es, bis zu 16 Module pro Stunde zu zertifizieren. Im Jahr darauf sollte ein weiteres Projekt die Diagnose tragbar machen, um sie vor Ort einzusetzen. Beide gehören zur Linie für Wiederverwendung und Recycling von Modulen.
Häufige Fragen
Was häufig gefragt wird
Was ist Elektrolumineszenz bei einem Solarmodul?
Es ist ein Prüfverfahren, bei dem Strom in das Modul eingespeist wird, damit seine Zellen Infrarotlicht aussenden. Eine Kamera fotografiert diese Emission, und die beschädigten Bereiche erscheinen dunkel.
Lässt sie sich vor Ort durchführen?
Ja, nachts oder mit einer lichtdichten Abdeckung, wobei der String aus einer Quelle gespeist wird. Im Labor erzielt man eine bessere Auflösung.
Ersetzt sie die Thermografie?
Nein. Die Thermografie ist schneller und erfolgt bei laufender Anlage. Die Elektrolumineszenz ist genauer und bleibt der Bestätigung von Schäden, der Annahme von Modulen oder der Untermauerung einer Reklamation vorbehalten.
Quellen
Woher die Daten stammen
- IEC TS 60904-13:2018, Photovoltaic devices – Part 13: Electroluminescence of photovoltaic modules.
- Projekt 17VIPM-75256 im Repositorio Digital de CORFO.
- Projekt 18VIPM-92587 im Repositorio Digital de CORFO.
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