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Erfolgreiche Millimeterarbeit: Perfekte Maße für leistungsstarke PV-Module

Es klingt ganz einfach: Man verändert die Maße eines Photovoltaik-Moduls, und schon bringt es mehr Leistung. Nur: Die richtigen Proportionen waren bislang nicht bekannt. Diese hat ein Forschungsteam jetzt herausgefunden.

Die Leistungssteigerung bei PV-Modulen ist ein großes Thema in der Solarbranche – hier investieren Forschung und Industrie viel Know-how. So auch ein Team rund um das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) und zwölf deutsche Industriepartner. Im Projekt CTM100 geht es darum, die Lichteinstrahlung auf die Solarzellen innerhalb des Moduls und damit dessen Leistung zu verbessern, ohne die darin verbauten Zellen selbst zu verändern.

Die Heckert Solar GmbH, führender PV-Hersteller aus Sachsen, hat die Größe ihrer Module nur um wenige Millimeter in Länge und Breite verändert – und damit die Leistung ihrer Module pro Fläche um 0,5 Prozent, wenn auch nur geringfügig, gesteigert. Bei einer Produktion von Modulen mit einer Leistung von vorher 300 Megawatt im Jahr können diese Module nun 1,5 Megawatt mehr Strom bereitstellen – damit könnten rechnerisch rund 400 Haushalte zusätzlich mit Solarstrom versorgt werden.

Die angepassten Proportionen sind das Ergebnis von Simulationsrechnungen, deren Grundlagen das Forscherteam im Projekt weiterentwickelt hat. "Die Simulation ermöglicht uns detaillierte Analysen und reduziert gleichzeitig die Kosten für Prototypen", so Carl Otto, Projektleiter beim Unternehmen für das Forschungsprojekt CTM100.

Bis zum Projektende 2019 wollen die Forscher noch viel mehr erreichen. Ein weiterer wichtiger Faktor, wenn es um die Leistung von PV-Modulen geht, ist der Modulaufbau. Denn was bringt die leistungsstärkste Zelle, wenn diese Leistung bei Einbau der Zelle in ein Modul nicht genutzt werden kann? Die sogenannte cell-to-module-Kennzahl, kurz CTM, beschreibt das Verhältnis zwischen der Leistung aller verbauten Zellen und der später erreichten Modulleistung. "Ziel des Projekts CTM100 sind Qualitätsmodule, die einen Wert über 100 Prozent erreichen", erklärt Prof. Jens Schneider vom Fraunhofer CSP, Koordinator des Projekts. Die verbauten Zellen sollen also innerhalb des Moduls mehr Leistung bringen können, als sie es einzeln gekonnt hätten.

Dafür untersuchen die Forscher neben dem Modulaufbau auch die verwendeten Materialien. So soll zum Beispiel die Reflexion des Glases reduziert werden, damit die Sonnenstrahlen möglichst ungehindert zu den Solarzellen gelangen. Denn erst dort entsteht Strom. Die Photovoltaikzellen selbst bleiben unangetastet, sie sind bereits weitgehend optimiert.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Projekt mit rund 2,5 Millionen Euro.