Wissenschaftler der Hamad Bin Khalifa University (HBKU) in Katar führten einen umfassenden dreijährigen Feldversuch durch, in dem sie die Leistung und Zuverlässigkeit von PERC-, TOPCon- und HJT-Solarmodulen in einer Wüstenumgebung verglichen. Die Paneele wurden sowohl im Innen- als auch im Außenbereich bewertet, um die Degradation im Laufe der Zeit, die Leistungsverhältnisse und den spezifischen Energieertrag in den einzelnen Jahreszeiten zu bewerten.
Während PERC als Industriestandard dient, setzen sich die Technologien TOPCon und HJT, deren Leistung und Zuverlässigkeit im Feld noch nicht ausreichend untersucht sind, schnell durch. Das Wüstenklima mit seiner hohen Sonneneinstrahlung, den hohen Temperaturen, der intensiven UV-Strahlung, der starken Verschmutzung und der hohen Luftfeuchtigkeit bietet ideale Bedingungen, um wichtige Erkenntnisse über den tatsächlichen Energieertrag, den Degradationsmechanismus und die Zuverlässigkeit auf Materialebene zu gewinnen.
Der Versuch umfasste acht Modulsätze: einen monofazialen HJT-Panel, einen bifazialen HJT-Panel, zwei bifaziale TOPCon-Panels und vier bifaziale PERC-Panels von nicht genannten Tier-1-Herstellern. Die Module wurden in Strängen zu je 6 Modulen installiert, von denen jeder an einen Wechselrichter angeschlossen war, der im Maximum Power Point Tracking (MPPT)-Modus arbeitete.
Das Testfeld befand sich in Doha, mit einer Neigung von fast 22 Grad, nach Süden ausgerichtet und mit einer Höhe über dem Boden von etwa 1,1 Metern. Die Module wurden im Feld und nach einem Jahr und drei Jahren im Labor getestet.
Trotz ihrer hohen Anfangsleistung und günstigen Temperaturkoeffizienten wiesen die HJT-Module innerhalb von drei Jahren eine Degradation von bis zu 8,77 % auf.
Nach Angaben des Herstellers betrug der lineare maximale Leistungsabfall 0,25 % pro Jahr und die Leistungsgarantie nach 25 Jahren 92 %.
Insgesamt wiesen die HJT-Module mit 8,73 % den höchsten Leistungsabfall auf. Multikristalline PERC- und gegossene Mono-PERC-Module zeigten im ersten Jahr eine höhere Degradation als monokristalline PERC- und TOPCon-Module. TOPCon-Module degradierten um 0,14 % und wiesen damit die geringste Degradation aller Module auf.
Die Studie ergab eine erhebliche Variabilität in der Zuverlässigkeit der TOPCon-Module. Ein Modell wies eine erhebliche Degradation auf, während ein anderes die geringste Degradation aller getesteten Module aufwies. Dies deutet darauf hin, dass die Zuverlässigkeit von TOPCon-Modulen in Wüstenklimata stark von den spezifischen Konstruktionslösungen, Materialien und Herstellungsprozessen abhängen kann.
Beidseitig nutzbare HJT- und TOPCon-Module zeigten im Vergleich zu PERC eine hervorragende und konsistente Leistung bei der Messung des spezifischen Energieertrags (SEY), insbesondere in den Sommermonaten. Im Winter verringerte sich jedoch der Unterschied im Energieertrag zwischen PERC und den fortschrittlicheren Technologien.
Ein bestimmtes PERC-Modell zeigte in allen Jahreszeiten einen ähnlichen Energieertrag und ähnliche Leistungsverhältnisse wie HJT- und TOPCon-Module. Dies deutet darauf hin, dass PERC-Module mit einem geeigneten Design und geeigneten Materialien auch in Wüstenumgebungen eine wettbewerbsfähige Leistung erzielen können.
Das Team verglich den Standard-Leistungsverhältnis (PR) mit dem temperaturkorrigierten PR, um den durch Wärme verursachten Leistungsverlust zu analysieren. Ihre Berechnungen ergaben, dass der höchste wärmebedingte Leistungsverlust bei TOPCon mit 9,89 % lag, während HJT mit 5 % den geringsten Verlust aufwies.
Die Forscher planen, auch Panels mit Rückkontakttechnologie zu untersuchen, da die Industrie zunehmend auf diese Technologie umstellt. Außerdem wollen sie ihre Ergebnisse durch Modellierungen ergänzen, um die Degradationsmechanismen besser zu verstehen und Möglichkeiten zur Optimierung der HJT- und TOPCon-Photovoltaikmodule im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu ermitteln.