Schindelmodule: Bis zu 95 % mehr Leistung - jetzt endlich serienreif!
Matrix-Schindelmodule: die kostengünstige, hocheffiziente Solarrevolution
Das vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickelte Matrix-Schindelkonzept ordnet geschindelte Solarzellen versetzt zueinander an, wie Steine in einem Mauerwerk. Die überlappende Matrix-Anordnung der Solarzellen ermöglicht eine maximale Flächenausnutzung, ohne inaktive Fläche innerhalb der Zellmatrix, mit Effizienzgewinnen von 2 bis 6 % (relativ) gegenüber Standard-PV-Modulen. Die Verklebung der Solarzellen in Matrix-Schindel-Anordnung setzt neue Maßstäbe bei Verschattung. So erzeugt ein Matrix-Schindelmodul je nach Verschattungsszenario zwischen 70 – 95 % mehr Leistung. Möglich wird das durch die gleichzeitige Parallel- und Reihenverschaltung der Solarzellen.
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Neuartige Stringer-Fertigungsanlage geht in Serie
Nach einer Rekord-Entwicklungszeit von nur sieben Monaten hat das Projektkonsortium unter Federführung von Fraunhofer ISE und M10 Industries AG die Fertigungsanlage zur Herstellung von Schindel-Matrix-Solarmodulen zur Serienreife gebracht. Ein Joint Venture aus M10 Industries AG und der Zahoranksy AG, die M10 Solar Equipment GmbH, wird diese nun am Standort Freiburg in Serie produzieren. Die Entwicklung einer Hochdurchsatz-Fertigungsanlage zur Matrix-Verschaltung von Schindelsolarzellen mit einer Präzision für den Laserschnitt von ± 25 µm/4σ sowie einer Ablagepräzision von ± 100 µm/3 σ bei einem Zellüberlapp von < 1 mm war ebenfalls Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projektes „Shirkan“ (Förderkennzeichen 03EE1026B).
„SURFACE“ – eine neue Ära der Verschaltung
Als weltweit erste Verschaltungs-Maschine verlegt die „SURFACE“ sowohl alle Zellentypen (z. B. PERC, TOPCon, HJT, usw.) als auch Zell-Formate (M0 bis M12) in einer Produktionslinie. Die Verschaltungsanlage "SURFACE" kann bis zu 12.000 PV-Zellenstreifen pro Stunde verarbeiten. Zudem können Modulgrößen von einer Dachziegelgröße bis zu einer Größe von 1,30m x 2,30m produziert werden. Die Verlegung der Zellstreifen kann mit großen Freiheitsgraden programmiert werden. Ein Abstand von bis zu 3 cm zwischen den horizontal angeordneten Zellen erlaubt große Gestaltungsmöglichkeiten, sodass teiltransparente Glas-Glas-Module möglich sind. Durch den Einsatz von elektrisch leitfähigem, 100 % bleifreien Klebstoff weist die Fertigung der Matrix-Schindelmodule einen erheblichen Umweltvorteil gegenüber der klassischen Verschaltung auf. Anders als bei herkömmlichen Modulen erfordert die innovative Verschaltung keine typischen Busbars, Lötpads und Frontkontakte, was zur deutlichen Einsparung von Silber führt.
Für integrierte Photovoltaik prädestiniert
Die besondere Anordnung und Verschaltung der Zellen erlauben eine breite Anwendung der Matrix-Schindelmodule. Die leichte Biegbarkeit des Zellenverbunds erlaubt die Integration der Matrix-Schindelmodule in designrelevante Elemente bspw. im Fahrzeugbau (Vehicle integrated Photovoltaics VIPV). In Kombination mit einer MorphoColor® Beschichtung können die Module in einer Vielzahl möglicher Farben hergestellt werden, und somit unauffällig in Wänden »verschwinden« oder architektonische Akzente setzen. »Matrix-Schindelmodule sind prädestiniert für integrierte Anwendungen, insbesondere in Gebäudefassaden«, sagt Achim Kraft, Gruppenleiter Verbindungstechnologie am Fraunhofer ISE. »Gerade dort kommt es auf maximale Flächenausnutzung, Verschattungstoleranz und eine ansprechende Ästhetik an.«
Solar-Innovations-Fabrik Breisgau
Aus einer echten Nachbarschaftskooperation in und um Freiburg zur mehrfach ausgezeichneten Weltneuheit. Die kooperierenden Unternehmen M10 Industries AG, Zahoranksy AG, die M10 Solar Equipment GmbH und das Fraunhofer ISE teilen ihre Wirkungsstätten im Breisgau. So können Innovationen aus der Forschung im industriellen Maßstab erprobt und anschließend zur Serienproduktion ausgerollt werden. Der Prototyp dieser weltweit einzigartigen Stringer-Anlage ist jetzt Teil der Forschungsinfrastruktur des Fraunhofer ISE. Dazu Dr. Holger Neuhaus, Abteilungsleiter Modultechnologie am Fraunhofer ISE: »So können wir die bei uns entwickelte Matrix-Technologie weiter voranbringen und die Industrie bei der Umsetzung der Technologie durch die Entwicklung und Herstellung von Prototyp-Modulen optimal unterstützen«.
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