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U-light (Ultra Lightweight PV Modules and Their Applications in Innovative PV Systems Achieving Lowest LCOE)

  • Förderprogramm: SOLAR-ERA.NET Transnational Calls PV2 and CSP2 im Rahmen des EU Framework Programme FP7 for Research and Innovation
  • Förderkennzeichen: SOLARERANET2-090
  • Fördervolumen: 788.752,00 €
  • Laufzeit: 11/2015 bis 10/2018
  • Konsortium: ISC Konstanz (Koordinator), Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (Schweiz), Polymer Competence Center Leoben (Österreich), ISOVOLTAIC (Österreich)


Ziele

Der Preis für Solarmodule hat sich in den letzten Jahren stark reduziert. Dadurch wird der Preis für ein PV-System mittlerweile von den Balance-of-System-Kosten (BOS-Kosten) dominiert. Aus makroökonomischer Sicht besteht das größte Interesse der Europäischen Industrie nun in der Erhaltung und Wertsteigerung des BOS durch innovative Produkte, vor allem weil dieser Teil der Wertsteigerung in Zukunft immer wichtiger wird. Um niedrigste Gestehungskosten (LCOE) zu erzielen, ist es nötig, die BOS-Kosten zu senken und gleichzeitig den höchstmöglichen Energieertrag pro installierter Kilowattstunde zu ermöglichen.

Um diese Ziele zu erreichen, werden im U-light-Projekt neue leichtgewichtige Solarmodule entwickelt. Forciert wird dies durch den Einsatz neuartiger langlebiger und dauerhafter Materialien, die zu niedrigen Zell-zu-Modul-Verlusten (CTM) und höchstem Energieertrag führen. Die neuen leichtgewichtigen Module werden eine stark vereinfachte Montage erlauben und den Einstieg in zahlreiche Marktsegmente, einschließlich der gebäudeintegrierten PV, öffnen. Als Beispiele seien hier Parkdächer und Gewächshäuser genannt.

Das U-light-Projekt wird sich auf zwei Optionen für die Entwicklung der leichtgewichtigen Module konzentrieren:

  • leichte Module basierend auf Solarglas mit Dicken unterhalb von 2 mm – mit dem Ziel von 1 mm – und Lebensdauern von bis zu 40 Jahren unter europäischen Klimabedingungen

  • leichte Module basierend auf glasfiberverstärkten Plastikmaterialien (GRP) als Glasersatz in Kombination mit Applikationen, bei denen Schäden durch Hagel, Wind und ähnlichem vermieden werden können

Beide Optionen beinhalten die Entwicklung von optisch hochtransparenten Verkapselungsmaterialien und hochreflektierenden Rückseitenfolien mit signifikant verringerter Laminationszeit und reduzierter Dicke, um das Gesamtgewicht weiter zu reduzieren.


Beschreibung

Ziel des U-light-Projektes ist die Entwicklung von neuen leichtgewichtigen, hocheffizienten und langlebigen Solarmodulen bei niedrigsten Kosten für die Integration in PV-Systeme und somit niedrigsten Energie-Gestehungskosten (LCOE). Die Entwicklung der leichten Solarmodule konzentriert sich einerseits auf dünnes und zugleich stabiles Solarglas und andererseits auf alternative Superstratmaterialien, wie glasfiberverstärktes Plastik (GRP). Neben der Gewichtsreduktion sind die Langlebigkeit der Module, eine möglichst kleine Ausfallrate und ein hoher Energieertrag wichtige Ziele des Projektes.

Ein starker Akzent wird auf die Entwicklung von neuartigen dünnen Solargläsern und Verkapselungsmaterialien mit höchster Transmissivität und geringster Absorption im ultravioletten Spektralbereich gelegt, sowie auf Rückseitenfolien mit 20 % absolut höherer Reflektivität verglichen mit gegenwärtigen Standardprodukten. Diese Materialentwicklungen sollen zu kleinsten Zell-zu-Modulverlusten führen. Das Ziel für die Rückseitenfolien sind Reflektivitäten von über 90 %; für die Verkapselungsmaterialien sind die Ziele ein Sperrbereich im Ultravioletten unterhalb von 320 nm sowie höchste Transparenz im Bereich von 400 nm bis 1000 nm.

Zusätzlich könnten durch die Reduktion der Laminationszeit auf unter zehn Minuten weitere Kostenersparnisse erzielt werden. Das Kostenreduktionspotenzial durch das reduzierte Modulgewicht in Kombination mit der Bifazialität der Module soll neue Anwendungen ermöglichen. Dazu zählen unter anderem Parkdächer und Gewächshäuser. Im Rahmen des Projektes werden diese Anwendungen näher evaluiert.

Durch ihr geringes Gewicht sind vor allem alternative Modulkonzepte basierend auf den GRP-Materialien von besonderer Bedeutung und werden intensiv im Projekt untersucht. Die Zellentwicklung basiert auf der letzten Generation von höchsteffizienten Solarzellen des ISC Konstanz. Dazu gehören zum Beispiel die bifaziale BISON-Zelle oder die ZEBRA-Rückkontaktsolarzelle. Im Projekt wird an der ZEBRA-Solarzelle mit intrinsischer Bypassdiode geforscht. Dies ist prinzipiell ohne zusätzliche Kosten möglich und erlaubt die Produktion von Solarmodulen ohne Bypassdioden, was wiederum zu einer Kostenersparnis auf Modulebene und einer höheren Produktlebensdauer führt, da der Ausfall von Modulbypassdioden einer der häufigsten Defekte an Solaranlagen ist.