Solarmodule sollen Jahrzehnte halten, doch eine der häufigsten Ursachen für eine unzureichende Leistung bleibt oft unbemerkt: Mikrorisse. Diese winzigen Risse in der Zellstruktur, die für das bloße Auge unsichtbar sind und nur durch eine Elektrolumineszenzprüfung (EL) aufgespürt werden, können die Leistungsabgabe unbemerkt verringern, die Lebensdauer des Systems verkürzen, und sogar das Brandrisiko erhöhen. Für EPCs, Installateure und Anlagenbesitzer stellen versteckte Risse sowohl eine technische als auch eine finanzielle Belastung dar.
Die versteckten Risiken von Mikrorissen
Risse können in unterschiedlichen Phasen entstehen – während der Herstellung, beim Transport, beim Einbau oder während des Betriebs unter mechanischer Belastung. Die Folgen sind schwerwiegend:
Leistungsverlust: Risse unterbrechen den Stromfluss und verringern die Stromerzeugung.
Leckströme: Siliziumrückstände an den Bruchkanten können lokale Kurzschlüsse auslösen.
Zellbruch: Geschwächte Bereiche sind anfälliger für äußere Belastungen, was zu sichtbaren Rissen oder zum Ausfall des Stromkreises führt.
Hotspots und Brandgefahr: Beschädigte Bereiche erhitzen sich ungleichmäßig, was die Alterung beschleunigt, und Sicherheitsbedenken aufwirft.
Zwar ist keine Solartechnologie immun dagegen, doch manche Konstruktionen sind anfälliger für Risse als andere.
Warum TOPCon ein höheres Risiko darstellt
TOPCon hat sich als Mainstream-Technologie durchgesetzt, ist aber aufgrund seiner Konstruktion anfälliger für versteckte Risse:
Dünnere Wafer: Um die Kosten zu senken, werden TOPCon-Zellen häufig mit Siliziumwafern unter 130 µm hergestellt. Je dünner der Wafer ist, desto geringer die mechanische Festigkeit und desto größer die Gefahr von Rissen bei Handhabung oder Belastung.
Komplexe Rückseitenschichten: Die ultradünne tunnelnde Oxidschicht und die polykristalline Siliziumschicht von TOPCon dehnen sich anders aus und ziehen sich anders zusammen als der Wafer, was bei thermischen Zyklen zu lokalen Spannungen führt.
Silberpaste und Lötbelastung: Die herkömmliche Metallisierung auf Silberbasis und das „Z“-Löten konzentrieren die mechanische Belastung auf die Zellkanten. In Verbindung mit hohen Löttemperaturen erhöht sich dadurch die Wahrscheinlichkeit von Brüchen.
Schwächere Stressabsorption: Im Vergleich zu Konstruktionen mit dickerem Glas oder fortschrittlichen Vernetzungsmethoden sind Standard-TOPCon-Module weniger effektiv in der Verteilung mechanischer Belastungen wie Winddruck oder Hagelschlag.
Kurz gesagt, der Wettlauf um Effizienz hat zu strukturellen Kompromissen geführt, die die Zuverlässigkeit beeinträchtigen können.
Ein anderer Weg: N-Typ ABC
Nicht alle hocheffizienten Technologien sind mit den gleichen Nachteilen verbunden. Aikos N-Type-All-Back-Contact- (ABC)-Architektur geht das Problem der Risse an der Wurzel an:
Robuste Kupferverbindungen ersetzen die Silberpaste, wodurch spröde Verbindungen vermieden und Spannungspunkte reduziert werden.
Die verbesserte mechanische Belastbarkeit sorgt für eine stärkere Tragfähigkeit, so dass die Integrität bei Transport, Installation und jahrzehntelangem Betrieb erhalten bleibt.
Ein besserer Temperaturkoeffizient begrenzt die thermische Belastung und sichert eine stabile Stromerzeugung auch in heißen Klimazonen.
Für EPCs und Anlagenbesitzer bedeutet dies ein geringeres Risiko versteckter Risse, eine stabilere langfristige Leistung und eine bessere Investitionsrendite.
Die Solarbranche wächst, und somit wird die Langlebigkeit ebenso wichtig wie die Spitzeneffizienz. Technologien, die versteckte Rissrisiken minimieren, werden darüber entscheiden, welche Projekte tatsächlich die versprochenen Erträge über die gesamte Lebensdauer liefern. Die Branche hat festgestellt, dass nicht alle hocheffizienten Module unter realen Bedingungen gleich gut funktionieren.
Durch ein Überdenken der Zellstruktur und der Verschaltung zeigt die ABC-Technologie, dass es möglich ist, einen hohen Wirkungsgrad mit langfristiger Zuverlässigkeit zu verbinden – eine Grundlage, die bei der Energiewende nicht außer Acht gelassen werden sollte.
