Solarmodule widerstandsfähiger machen wird immer wichtiger

Strom aus Photovoltaikanlagen ist nach wie vor teurer als Strom, der mittels fossiler Rohstoffe produziert wird. Als Königsweg zur Kostensenkung gilt die Verbesserung des Wirkungsgrades der Solarmodule, um mehr Strom zu gleichen Anschaffungskosten und bei gleichem Flächenbedarf produzieren zu können. Auch Effizienzsteigerungen der Solarunternehmen beim Produktionsprozess leisten seit Jahren einen Beitrag zur Kostensenkung. Nun sind auch die Beschichtungen der Oberflächen und der Wafer der Solarmodule in den Fokus gerückt.

Zwei Themen stehen dabei aktuell zur Diskussion. Einerseits kann die Lebensdauer der Module durch wirksame Schutzbeschichtungen deutlich verlängert werden. Typischerweise ist bei Solarzellen mit einem Leistungsverlust von 20 Prozent in 20 Jahren zu rechnen. Diese Leistungseinbußen können durch Schutzfilme deutlich reduziert werden. Ein zweites Problem wirft die Herstellung der Beschichtung auf. Sie muss durchsichtig, widerstandsfähig und elektrisch leitend sein. Solche Beschichtungen stehen zur Verfügung, sind aber teuer, weil seltene Materialien wie Indium benötigt werden. Die Kosten könnten gesenkt werden, wenn diese Materialien durch billigere Rohstoffe ersetzt werden könnten.

Silikon als Beschichtung

An einem amerikanischen Ableger des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme wird gegenwärtig erfolgreich mit Silikon als Schutzbeschichtung für die Siliziumwafer der Photovoltaik Module experimentiert. Primäres Anliegen ist ein verbesserter Schutz gegen Umwelteinflüsse. Der allmähliche Leistungsabfall der Module wird zum großen Teil durch Mikrorisse in den Wafern verursacht. Diese erhöhen den elektrischen Widerstand und verursachen so erhebliche Energieverluste. An den Rissen bilden sich so genannte Hotspots, also scharf begrenzte Aufheizungen der Module. In ersten Versuchen erwies sich Silikon als wirksamer Schutz, die Bildung von Mikrorissen konnte deutlich reduziert werden. Das Verfahren weist zwei deutliche Vorteile auf: Silikon ist ein relativ preiswertes Standardmaterial. Hinzu kommt, dass die Beschichtung mittels eines einfachen Verfahrens aufgebracht werden kann. Im Wesentlichen müssen die Wafer nur mit flüssigem Silikon übergossen werden, das anschließend in einer dünnen Schicht aushärtet. Messungen ergaben keinen Leistungsverlust durch die Silikonbeschichtung, die damit zumindest unter Laborbedingungen ihren ersten Test bestanden hat.

Uni Konstanz erforscht Beschichtungen

Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert in Konstanz ein Forschungsprogramm, das sich die Entwicklung preiswerter Beschichtungen zum Ziel gesetzt hat. Immerhin eine Millionen Euro werden dafür zur Verfügung gestellt. Es geht darum, transparente Beschichtungen ohne die Verwendung seltener – und damit teurer – Materialien herzustellen. Diese Beschichtungen sollen auch an Photovoltaik Modulen getestet werden, ihr Einsatzgebiet ist jedoch sehr viel breiter. Beschichtungen für Handydisplays stellen beispielsweise ähnliche Anforderungen: Lichtdurchlässig, elektrisch leitend und widerstandsfähig müssen auch diese sein.