Reliability, characterisation, and performance of photovoltaic modules

Zusammenfassung

Gemäß einer Studie der European Photovoltaic Industry Association (EPIA) entwickelte sich die global pro Jahr installierte Leistung an Photovoltaik(PV)-Modulen von einem Wert von 2,4 GW im Jahr 2007 auf 5,5 GW im Jahr 2008, was einem Wachstum von 129,1% entspricht. PV-Anlagen haben sich zu einer bedeutenden und profitablen Investitionsform entwickelt. Aus diesem Grund kommt der Qualitätssicherung für die Modulproduktion sowie der Ertragsprognose für Anlagen eine essentielle Aufgabe zu. Die Verarbeitungsqualität der Module beeinflusst dabei in erster Linie deren Eigenschaft, unter unterschiedlichen klimatischen Einflüssen zu bestehen. Seit dem Jahr 2003 beschäftigt sich arsenal research intensiv mit der elektrischen Charakterisierung von PV-Modulen. Es werden dabei sowohl standardisierte Prüfverfahren im Rahmen des akkreditierten Bereichs als auch Tests im Rahmen von Entwicklungsdienstleistungen für Modulhersteller angeboten. Die Qualitätsstandards werden nach der internationalen Vorschrift IEC 61215 gesetzt und bestimmen einerseits die Bauarteignung bzw. sind andererseits Voraussetzung zur Bauartzulassung. Die umfangreichen Erkenntnisse aus dem Bereich der Charakterisierung unterschiedlicher PV-Module wurde in Form einer Datenbank gesammelt und systematisch ausgewertet. Es werden dabei Informationen zu den Komponenten der PV-Module und deren Spezifikation sowie Informationen über die Produktionsprozesse, wie sie vom Hersteller spezifiziert werden, in die Datenbank aufgenommen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei vor allem auf der Zuverlässigkeit der Daten sowie auf dem Identifizieren von Trends. Erste Ergebnisse zeigen, dass Fehler, die im Rahmen der Tests festgestellt wurden, in erster Linie mit Einflussfaktoren der Verarbeitungsprozesse korreliert sind, während die Wahl unterschiedlicher Komponenten eher weniger in das Testergebnis eingeht.

Summary

According to the European Photovoltaic Industry Association (EPIA), the photovoltaic industry had a global market growth of 129.1% for installed photovoltaic modules from 2.4 GW in 2007 up to 5.5 GW in 2008 (EPIA, 2009). As a matter of fact this industry is not only environmentally sound but also a very profitable branch of investment. Guaranteed quality of the modules is now more important than ever before. Since 2003 arsenal research has provided industry with qualified tests according to standards as well as with development accompanied tests with characterization and analysis of the electrical performance of photovoltaic modules. Quality strongly influences the module's ability to withstand rough climate conditions during prolonged outdoor exposure. Quality standards are determined by the design qualification and type approval according to IEC 61215. Based on the testing activities, a database has been developed and is continuously extended. This database contains information about module components and their specifications, different steps of production processes as specified by manufacturers and detailed tests results. The database represents a powerful tool to evaluate the enormous quantity of information obtained from the qualification testing. The challenge is to collect reliable data to find a trend. First results show that failures during the standard testing were mainly due to processing issues rather than to applying wrong components.