Finden Sie jetzt Ihren Energie-Experten! 2835 registrierte Profis direkt erreichen und kostenlos vergleichen!
Jetzt lesen: So funktioniert energie-experten.org

Solarmodule im Test: Testkriterien und Testverfahren im Überblick

Welche Testverfahren gibt es? Nach welchen Kriterien werden Solarmodule getestet? Was sagen die einzelnen Testergebnisse über die Module aus?

Solarmodule werden unterschiedlichen Tests unterzogen. Mit ihnen werden zum einen die Sicherheit und Einhaltung der Mindestqualitätsstandards geprüft, deren Bestehen die Voraussetzung für eine Zulassung ist. Weitergehende Leistungs- und Qualitätstests sollen vor allem dem Anwender eine Orientierung bei der Auswahl der richtigen Solarmodule unter den inzwischen mehr als 500 Herstellern von PV-Modulen weltweit mit tausenden unterschiedlicher Modultypen bieten. Die wichtigsten Tests stellen wir hier vor.

Modul-Angebote von unseren PV-Experten kostenlos anfordern

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Testverfahren und Testkriterien von Solarmodulen

Bei den Testverfahren von Solarmodulen ist zwischen Tests, die die Mindestvoraussetzungen für die Zulassung prüfen und weitergehenden Testverfahren, die die Qualität der Solarmodule bewerten, zu unterscheiden. Erstere prüfen die Module nach vorgegebenen Normen und Standards, letztere Tests untersuchen die Qualität der Module und bewerten diese anhand von weitergehenden Testkriterien. Diese Qualitätstests ermöglichen insbesondere Anwendern eine Vergleichbarkeit der Solarmodule anhand von Qualitäts- bzw. Prüfsiegeln.

Die unterschiedlichen Testverfahren dienen der Bewertung und Einschätzung von Solarmodulen. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Prüf- und Messkriterien und dem Einsatz von Messverfahren, die in unterschiedlicher Länge sowie Durchführung ausgeführt werden. Hinter den Testverfahren stehen unterschiedliche Mess- und Prüfinstitutionen, die die Kriterien und die Bedingungen für die Messungen festlegen.

Beispielhafte Auswahl von gängigen Testkriterien und Testverfahren
TestkriterienTestverfahren
Leistungsbestimmung der PV-Module, Prüfung der Isolationsfestigkeit, Messung der Temperaturkoeffizienten von Kurzschluss-Strom, Leerlaufspannung und maximaler Leistung, Bestimmung der NOCT (normale Betriebstemperatur) uvm.Hochspannungstests, NOCT-Test zur Leistungsermittlung, STC-Test, Dauertest unter Freilandbedingungen, UV- und Lichtalterungstests, Wärme/Feuchte Test, Klimawechseltest, Kriechstromprüfung, Benässung (Wasserbad), Mechanische Belastbarkeittests, Verwindungstest, Hageltest, Hitzetest, Bypassiodentest

Testverfahren für die Zulassung von Solarmodulen

Für die Zulassung von Photovoltaikmodulen sind wie bei allen anderen technischen Gerätschaften gewisse Mindestanforderungen zu erfüllen. Diese garantieren die Betriebssicherheit, die Eignung der Bauteile und die Funktionalität der Module. Es werden jedoch keine Qualitätsstandards erhoben oder Qualitätsmerkmale definiert.

IEC - Zertifizierung

Zu den wichtigsten Test- bzw. Prüfverfahren von PV-Anlagen und Solarmodulen gehört die IEC – Zertifizierung. Sie sagt aus, dass die Module gewissen Sicherheits-, Qualitäts- und Haltbarkeitsanforderungen entsprechen. Die Solarmodule werden dabei in Tests unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt, die nach den sogenannten ICE-Standards definiert sind. Die Standards wurden von der International Electronical Commission (IEC) in Genf festgelegt. Sie gilt für PV-Module, die in Europa vertrieben werden. In Deutschland wird die IEC-Zertifizierung durch den TÜV wahrgenommen.

Die IEC-Zertifizierung ermittelt die reine Grundsolidität der Module und gewährleistet damit die Funktionalität und Sicherheit der Anlagen, also im Prinzip wesentliche Betriebsanforderungen der Module. Für monokristalline Module und polykristalline Module gilt das Prüfzertifikat IEC 61215, für Dünnschichtmodule gilt das Prüfzertifikat IEC 61646.

Blick in das Testlabor des Photovoltaik-Institut Berlin (PI Berlin)
Das Photovoltaik-Institut Berlin (PI Berlin) ist ein unabhängiges Testinstitut und prüft u.a. Cadmium-Tellurid (CdTe)-Dünnschichtmodule von First Solar. Insbesondere Dünnschichtmodule erfordern spezielle Test-Methoden, da sie ein metastabiles Verhalten aufweisen, das bei den Leistungsmessungen der Module zu einer zusätzlichen Varianz führt. (Foto: Photovoltaik-Institut Berlin (PI Berlin))

Bei den Tests werden die Solarmodule unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Dazu gehört beispielsweise, wie sich äußere Einflüsse, die künstlich erzeugt werden, auf die Degradation der Solarmodule auswirken, welchen Einfluss mechanische Einwirkungen und Belastungen auf die Module haben sowie verschiedene klimatische Einflussfaktoren, wie Wärme, Kälte, Feuchtigkeit, Klimawechsel oder die UV-Einstrahlung der Sonne.

Ein erfolgreiches Bestehen der Tests ist Voraussetzung für die Zulassung der Module. Die Module haben die Tests erfolgreich bestanden, wenn es zu keinen gravierenden Änderungen im Verhalten der Module kommt oder nennenswerte Leistungseinbußen bei den unterschiedlichen klimatischen Bedingungen zu verzeichnen sind. Bestanden haben die Module die Tests ebenso, wenn keine Beschädigungen bei den Modulen durch mechanisches Einwirken auftreten.

Die Prüfnorm 61730 ist ein Sicherheitsstandard für PV-Module, bei der drei Anwendungsklassen unterschieden werden: Klasse A für Gebäude, Klasse B für EVU-Anwendungen und Klasse C für Kleinspannungsanwendungen. Die Norm legt die Bauanforderungen und die materialspezifischen Anforderungen hinsichtlich des Brandschutzes von Photovoltaik-Modulen fest. Mit der Erfüllung der Norm wird der sichere Betrieb der Anlage über die zu erwartende Lebensdauer der Anlage gewährleistet. Sie ist ebenfalls Pflicht für eine Zulassung von PV-Anlagen in Europa. Zusammen mit den Bauartzertifizierungen EN IEC 61215 und IEC 61646 wird das EN IEC 61730 Zertifikat vielfach nötig, um eine Finanzierung für Solaranlagen zu erhalten.

Ein weiteres Sicherheitszertifikat, das SLK II / EN 61140 betrifft die Schutzisolierung der Solarmodule. Hierfür werden die Module Festigkeitsprüfungen, wie zum Beispiel Stoß- und Kratztests unterzogen. Die Prüfungen erfolgen dahingehend, um eine Eignung der verwendeten Materialien sowie der Stromführung bzw. Kriechströme in den Bauteilen festzustellen.

Standard-Testbedingungen (STC) Tests

Ein weiteres zentrales Testverfahren sind die Standard-Testbedingungen-Tests (STC-Tests), die alle Module durchlaufen. Sie ermöglichen eine Bewertung und den Vergleich von unterschiedlichen Solarmodulen, indem Strom, Spannung und Leistung der Module unter vergleichbaren Testbedingungen ermittelt wird.

Die Module werden einer Solareinstrahlung von 1000 W/m2 je Modulebene, einer Modultemperatur von 25 Grad Celsius und einem der Norm IEC 60904-3 nach definierten Spektrum des Sonnenlichts bei einer Luftmasse (englisch Air mass, kurz AM) von 1,5 ausgesetzt. Die so ermittelte Leistung wird mit der Angabe Watt Peak versehen. Da auch bei diesen Tests nicht immer von den optimalen Messbedingungen ausgegangen werden kann, werden die Messwerte aus den aktuellen Messbedingungen rechnerisch ermittelt.

Neben den Labortests werden die Module auch realen Bedingungen ausgesetzt. Bei diesen Tests erfolgen die Untersuchungen "im Feld", d.h. an dem Einsatzort der Module, entweder auf dem Dach eines Gebäudes oder auf einer größeren Freifläche. Zudem werden zur Leistungsüberprüfung der Solarmodule noch weitere Kriterien hinzugezogen und in den Berechnungen berücksichtigt. Hierzu gehören eine minimale Einstrahlung von 800 W/m2, eine Temperaturfeststellung und ihre Berücksichtigung in dem zu berechnenden Wert und der Einstrahlwinkel, der mittels Inklinometer ermittelt wird.

NOCT-Test

Ein weiteres Testverfahren für Solarmodule ist der NOCT-Test. NOCT steht für Normal Operating Cell Temperature. Damit ist die Temperatur einer Solarzelle im "Normalbetrieb" gemeint, d.h. die Betriebstemperatur einer Solarzelle unter als "normal" definierten Standardbedingungen. Mittels der NOCT-Tests können Belastungen der Materialien von Solarmodulen richtig eingeschätzt und auch die Hitze-Abstrahlung an die Umgebung ermittelt werden. NOCT gilt somit als Standardmaß zur Beurteilung der Bauteile von Solaranlagen.

Mit diesem Maß werden ebenso wie beim STC-Test "Normalbedingungen" als Standardwerte definiert, die den „Normalbetrieb“ des Solarmoduls kennzeichnen. Dazu gehört eine geringe Windgeschwindigkeit, die Temperatur eines mitteleuropäischen Frühlingstages, die Solareinstrahlung eines südlichen Sommertages, die Zusammensetzung der Solareinstrahlung nach Filterung der Atmosphäre und der elektrische Leerlauf der Anlage.

Die NOCT-Durchschnittswerte sind:

  • Windgeschwindigkeit 1m/s (ist der untere Bereich der Windstärke 1 (3,6 km/h)
  • Bestrahlungsstärke 800 W/m
  • Air Mass 1,5
  • Temperatur bei 20 Grad
  • elektrische Spannung im Leerlauf und offenem Stromkreis

NOCT wird in der Zulassungsprüfung der Solarmodule gemessen. Module, die das Gütezeichen RAL-GZ 966 tragen, sind verpflichtet die NOCT und Leistungsangaben bei Erreichen der NOCT auf dem Modul-Datenblatt anzugeben.

Carbon Footprint Verification (CFV)

Ein neueres Testverfahren ist das Carbon Footprint Verification (CFV), welches von der Normungs- und Zertifizierungsorganisation British Standards Institution (BSI) durchgeführt wird. Das CFV-Verfahren beruht auf den Standards PAS 2050 und ISO 14067. Es dient zur Beurteilung und Quantifizierung der CO2-Bilanz einer Reihe von Waren und Dienstleistungen. Hierzu werden verschiedene Stadien eines Produkt-Lebenszyklus überprüft, wie beispielsweise die Beschaffung von Rohstoffen, Fertigungsprozesse und Verpackung von Solarmodulen bis hin zum Recycling der Module.

Preis- und Angebotsvergleich von Photovoltaik-Anbietern

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Testverfahren zur Beurteilung der Qualität der Module

Neben diesen Mindestanforderungen unterscheiden sich Solarmodule weitergehend in vielfältiger Art und Weise in ihrer Güte, Leistungsstärke und Qualität. Um hier eine Vergleichbarkeit herzustellen, wurden entsprechende Testverfahren von unterschiedlichen Testeinrichtungen entwickelt, die stärker auf die Anforderungen der Gesamtanlage im Praxisbetrieb abzielen.

RAL-GZ 966

Qualitätsstandards im Photovoltaikbereich werden unter anderem durch das Gütezeichen RAL-GZ 966 in Deutschland vergeben. Dieses gilt als offizielles Güte- bzw. Qualitätssiegel für Solaranlagen. Es wird von der RAL-Gütegemeinschaft e.V. vergeben. Zu dieser gehören insgesamt 1300 unabhängige Gütegemeinschaften. Sie legt die jeweiligen Güte- und Prüfbestimmungen für die von ihr zu überwachenden Branchen fest. Das RAL-GZ 966 ist ein umfassendes Regelwerk für die Photovoltaik sowie für Solarthermie-Anlagen. Es enthält im Bereich Photovoltaik einen umfassenden Satz an Prüf- und Testbestimmungen für Solarmodule bzw. die gesamte Anlage, die als Qualitätskennzeichen für diese gelten.

Folgende Gütekriterien liegen der Bewertung unter Maßgabe von RAL-GZ 966 zugrunde:

  • Die Verwendung hochwertiger Komponenten,
  • eine sachgerechte Konzeption der Anlagen,
  • eine fachgerechte Ausführung sowie
  • die Bewertung von Service und Vertrieb der Solaranlage.

Im Großen und Ganzen umfasst die Bewertung nach RAL-GZ 966 also Regelungen für die einzelnen Komponenten einer Solaranlage, Bestimmungen für die Planung von PV-Anlagen, gewisse Standards, die bei der Ausführung zu beachten sind sowie entsprechende Qualitätsanforderungen für den Service und Betrieb der Solaranlagen. Darüber hinaus werden von der RAL-Gütegemeinschaft Dokumente zur Verfügung gestellt, die eine Beurteilung der Standorte für die Solaranlagen ermöglichen sowie Abnahmeprotokolle und Kundeneinweisungen für Solaranlagen beinhalten.

PV+Test

Ein weiteres Testverfahren zur Prüfung und Bewertung von Solaranlagen ist der PV+Test. Mit diesem Testverfahren wird Solaranlagen ein Qualitätssiegel verliehen. Es dient der Orientierung auf dem Solarmodulemarkt. Das Testverfahren wird von TÜV Rheinland und dem Unternehmen Solarpraxis angeboten. Die Module werden anhand von 25 Testkriterien sowie zu einer Vielzahl weiterer Eigenschaften getestet. Ziel ist, die Qualität unterschiedlicher Module mess- und sichtbar zu machen. Das Ergebnis dieser Tests ist eine Bestenliste.

Die Tests sind umfangreich und beinhalten neben der Messung der Leistung der Module, Tests zur Messung der elektrischen Sicherheit sowie zur Alterungsbeständigkeit. Aus den ermittelten Messwerten wird die Beurteilung der Module hergeleitet.

Folgende Größen fließen in die Bewertung ein:

  • Leistungsparameter wie Nennleistung der Module nach STC, Leistungstoleranz, Abweichung vom Nennwert, Füllfaktor, Wirkungsgrad, Relative Wirkungsgradminderung bei Schwachlicht, Relative Wirkungsgradminderung bei 50 Grad
  • Alterungsbeständigkeit
  • Elektrische Sicherheit
  • Benässung
  • Verarbeitung: Kantentest, Elektrolumineszenz, optische Auffälligkeiten
  • Bewertung der Anfangsdegradation (lichtinduzierte Degradation LID) (seit 2013)

PHOTON-Prüfsiegel

Neben dem RAL-GZ 966 und PV+Test gibt es weitere Einrichtungen, die Qualitätstests für PV-Anlagen durchführen. Zu diesen zählen die Stiftung Warentest, das TEC-Institut für technische Innovationen und das Photon Labor. Allerdings stammt der letzte Testbericht der Stiftung Warentest aus dem Jahr 2006 und die Solarmodultestergebnisse des TEC-Instituts aus dem Jahr 2012. Aktuell sind hingegen die Testergebnisse des Photon-Labors, welches seit dem Jahr 2009 Solarmodule, Zubehör und Wechselrichter testet.

Das Photon-Labor hat inzwischen bereits mehrere tausend Tests für Kunden durchgeführt. Schwerpunktmäßig beschäftigt sich das Photon-Labor mit der Durchführung von STC-Leistungsmessungen, mit der Ermittlung des Schwachlichtverhaltens und die Bestimmung von Temperaturkoeffizienten. Darüber hinaus verfügt es über hochwertiges Equipment zur Erstellung von Elektrolumineszenzaufnahmen und Theromgrafien, um Defekte, Verarbeitungsmängel und Materialfehler aufzudecken.

Das Photon Labor vergibt im Anschluss an eine Jahresmessung, die sich auf das Kalenderjahr bezieht, das Photon-Prüfsiegel. Dieses beinhaltet ein Zertifikat über die Performance Ratio und dient Unternehmen dazu, auf ihre Produkte aufmerksam zu machen. Die Performance Ratio ermittelt Testergebnisse zur Ertragsmessung und ermöglicht einen Vergleich zwischen den Modulen, indem sie die Menge des tatsächlich produzierten Solarstroms eines Moduls im Verhältnis zum theoretisch möglichen Stromertrag angibt. Es berücksichtigt zudem den vom Labor ermittelten STC-Wirkungsgrad und das Verhalten bei unterschiedlichen Einstrahlungsverhältnissen.

DNV GL PV Module Reliability Scorecard

DNV GL, der weltweit größte Anbieter unabhängiger Energieexpertise und Zertifizierungen, testet Solarmodule auf ihrer Zuverlässigkeit und berichtet hierüber in der PV Module Reliability Scorecard. Die Berichte gelten als die umfassendsten öffentlich zugänglichen Vergleiche von Testergebnissen zur Zuverlässigkeit von PV-Modulen und werden jeweils jährlich veröffentlicht.

Die DNV GL PV Module Reliability Scorecard ist ein Bericht, in dem die Ergebnisse von Tests zur Zuverlässigkeit von mehr als 50 kommerziell erhältlichen PV-Modul-Modellen ausgewertet werden. Die Studie deckt fünf Testkategorien ab: Temperaturwechsel, mechanisch-dynamische Belastungen, Feuchtwärme, Luftfeuchte-Frosttests sowie spannungsinduzierte Degradation. Alle getesteten Module durchlaufen den exakt gleichen Auswahlprozess und Testrahmen.

DNV GL führt sein Product Qualification Program für PV-Module, PV-Inverter und Energiespeichersysteme durch. Unternehmen, die am DNV GL Programm teilnehmen, werden zur Teilnehme an der Scorecard-Untersuchung. eingeladen. 2017 nahmen rund 70 Prozent der größten PV-Hersteller an diesem Modul-Test teil.

Fachbetriebe für Solarmodule in Ihrer Nähe finden

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

"Testkriterien und Testverfahren von Solarmodulen" wurde am 12.12.2018 das letzte Mal aktualisiert.