Vibrometer messen dynamische Eigenschaften von Solarmodulen

Anbieter zum Thema

Xylem Analytics Germany Sales GmbH & Co. KG

C3 Prozess- und Analysentechnik GmbH

Anton Paar Germany GmbH

Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP

Polytec PT GmbH

Mit dem am Fraunhofer CSP vorhandenen Aufbau können PV-Module bis etwa 2 m² vermessen werden. Das Vibrometer besitzt als Zusatzausstattung eine Geometrie-Scaneinheit, mit der die Deformationen der PV-Module ebenfalls berührungslos gemessen werden können. Eine Schwingungsanregung ist über einen weiten Frequenzbereich möglich. Es können Frequenzen zwischen 0 Hz und 2,5 MHz und Geschwindigkeiten bis 10 m/s gemessen werden.

In Abbildung 3 sind die Schwingformen einer ausgewählten Resonanzfrequenz im Vergleich mit der jeweiligen Simulation dargestellt. Die Frequenzen stimmen recht gut überein und bestätigen damit das zugrundeliegende Simulationsmodell. Eine Optimierung der Festigkeit und damit der Lebensdauer ist dann unter anderem durch Variation der Abmessungen oder der Aufhängungspunkte des Solarmoduls möglich.

Alterungstests ermitteln Langzeitverhalten von Solarmodulen

Durch die genaue Kenntnis von Resonanzfrequenzen, können die PV-Module gezielt für ihren Einsatz optimiert werden. Resonanz im Betrieb sollte vermieden werden, da dies zu mechanischen Schädigungen führt. Um das Langzeitverhalten von PV-Modulen zu untersuchen, werden beschleunigte Alterungstests durchgeführt, durch:

Aufbringen von konstanten und dynamischen Flächenlasten,

Bewitterung in Klimakammern oder

Bestrahlung mit UV-Licht.

Anschließend werden die mechanischen Parameter bestimmt, ausgewertet und interpretiert. Für die elektrische Prüfung der PV-Module stehen weitere zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Verfügung (Elektro-Lumineszenz, Lock-In-Thermographie). Mit den ermittelten Ergebnissen werden Lebensdauerkonzepte entwickelt um gezielt Optimierungen am Moduldesign vornehmen zu können.

Als weitere Forschungsaufgabe werden am Fraunhofer CSP Polymere als Verkapselungsmaterialien untersucht. Durch die geeignete Wahl eines Verkapselungsmaterials lassen sich die Steifigkeit und die Dämpfungseigenschaften eines PV-Moduls beeinflussen und optimieren. Zur genauen Analyse verschiedener Verkapselungsmaterialien für PV-Module werden neben rheologischen Untersuchungen ebenfalls dynamische Messungen an speziell laminierten Glas-Polymer-Glas-Laminaten durchgeführt. An diesen können ebenfalls beschleunigte Alterungstests unter Beobachtung der Änderung der dynamischen Eigenschaften durchgeführt werden.

Vibrometer liefern Daten schnell und zerstörungsfrei

Mit dem Vibrometer können die mechanischen Eigenschaften von PV-Modulen schnell und zerstörungsfrei bestimmt werden. Es lassen sich Veränderungen aufgrund unterschiedlichster Einflüsse erkennen. Dadurch eignet sich die dynamische Messung als Messverfahren für Forschung im Labor, für die Qualitätssicherung bereits während der Fertigung oder als Inspektionsmittel, beispielsweise in Freifeldanlagen.

* Dr. M. Ebert, M. Sander: Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP

* *Dr. R. Behrendt, Dr. H. Steger: Polytec GmbH, 76337 Waldbronn

(ID:25390510)