Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Von den auf dem gleichen Dach montierten insgesamt 21 Photovoltaikanlagen (18 mit Dünnschichtzellen, 3 mit monokristallinen Siliziumzellen als Referenzanlagen) mit einer Leistung von je rund 1,2 kWp, können erstmals in diesem Ausmass vergleichende Messwerte gewonnen werden. Insbesondere vom direkten Vergleich von technisch identischen Anlagen mit frei aufgestellten und thermisch isolierten Modulen mit Dünnschichtzellen werden in Bezug auf die Eignung der verschiedenen Modultypen bezüglich der Photovoltaik Gebäudeintegration, einem Schwerpunkt des Photovoltaik Programms des Bundesamts für Energie (BFE), neuartige Erkenntnisse erwartet. Zusätzlich können aufgrund der detaillierten Messungen fundierte Aussagen in Bezug auf den Energieertrag der verschiedenen Modultypen gewonnen werden.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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In der grössten und wahrscheinlich weltweit einmaligen Dünnfilm-Testanlage wurden in der Schweiz 6 verschiedene Dünnfilmmodule in 3 verschiedenen BIPV-Varianten installiert. Unter den mehr als 450 Modulen sind sowohl Module mit amorphen Silizium (a-Si) wie auch mit Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) Technologie eingesetzt worden. Jeder Modultyp wurde auf drei verschiedene Arten installiert: flach aufgeständert thermisch isoliert, flach aufgeständert hinterlüftet und schräg aufgeständert hinterlüftet (20°). Verhalten und Performance Ratio der verschiedenen auf dem Markt erhältlichen Dünnfilmmodule wurden anhand eines externen Monitoring-Programms untersucht. Erhoben wurden: IDC, UDC, PAC, die Modul- und Umgebungstemperatur sowie die Sonneneinstrahlung. Drei monokristalline Referenz-Anlagen lassen den direkten Vergleich der aufkommenden Dünnfilmtechnologie zu der herkömmlichen kristallinen zu. Folgende Technologien wurden eingesetzt: 1-schichtige amorphe Silizium-Technologie (Kaneka K58), 2-schchtige amorphe Silizium-Technologie (ASIOPAK SG30, BP Solar BP850, Dunasolar DS40), 3- schichtige amorphe Silizium-Technologie (UniSolar US64), Kupfer-Indium-Diselenid (CIS)- Technologie (Shell Siemens Solar ST40) und als Referenztechnologie das allseits bekannte monokristalline Modul SM110 (Shell Siemens). Als Auswertung des Monitoring-Programms ist die monatliche Performance Ratio-Abweichung der einzelnen Module im Vergleich zur Referenzanlage berechnet worden. Erste Resultate haben gezeigt, dass die Unterschiede zwischen den thermisch isolierten und den hinterlüfteten Teilanlagen teilweise signifikant sind: Während drei der Dünnfilm-Modultypen frei hinterlüftet effizienter arbeiten als thermisch isoliert (ST40, SG30 (teilweise), US64), spielt dies bei zwei Modultypen praktisch keine Rolle (BP850, DS40) und ein Modultyp (K58) arbeitet besser unter thermisch isolierten Bedingungen. Aufgrund einzelner Glassbrüchen sind die Ergebnisse beim Modultyp SG30 mit Vorsicht zu beurteilen. Alle Dünnfilm-Module auf Siliziumbasis zeigen ein deutlich besseres Temperaturverhalten als das monokristalline Modul. Für gebäudeintegrierte Anwendungen weisen sie dadurch ein grosses Potential auf. Die Charakteristik des CIS-Modules bezüglich Temperaturverhalten entspricht eher derjenigen von kristallinen Modulen. Im Betrieb verhält sich das Modul ST40 sehr ähnlich wie das monokristalline Modul (SM110). Der Performance Ratio liegt jedoch bei allen drei Teilanlagen sowohl im Sommer wie im Winter höher als die der Referenzanlagen (5 – 10%). Der Performance Ratio des Moduls SG30 liegt in einem ähnlichen Bereich wie die des Moduls ST40 (die Daten sind aufgrund Datenlücken infolge Glasbruch mit Vorbehalt zu beurteilen). Die anderen Dünnfilm-Module zeigen sich produktiver in den heissen Sommermonaten (um 0 – 10% höher als die Referenz); den Rest des Jahres liegt der Performance Ratio ungefähr im Bereich der Referenz bzw. zum Teil deutlich tiefer (bis zu -20%). Die stattfindende Degradation der Module kann dazu führen, dass der Performance Ratio in Zukunft je nach Modultyp noch sinken wird. Auf Basis der erhaltenen Messresultate erscheint die langfristige Untersuchung der Modul-Degradation als interessant. Aufgrund der einschneidenden P+D-Budget-Verminderung des BfE kann zur Zeit aber keine Projektverlängerung dieser Messkampagne genehmigt werden. Höchstwahrscheinlich werden die Daten durch die energiebüro® ag auf eigenes Kosten und eigenes Risiko weiterhin erhoben. Die nächsten fünf Jahre werden zeigen, welches Modul seine Performance halten kann.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
energiebüro AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Frei,Roland
Meier,Christian
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Schlussbericht
(Englisch)
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In a worldwide probably unique large-scale thin-film test installation, 6 different thin-film PV technologies have been installed each in 3 different BIPV application modes on a test installation in Switzerland. The total of more than 450 thin-film modules include a-Si and CIS technologies. Each module type has been installed in 3 modes: inclined (20°), flat with free back air flow, and flat with thermal back insulation. Behavior and performance of all commercially available different thin-film BIPV systems are observed with an extensive monitoring program, including IDC, UDC, and PAC, module and ambient temperature, and insolation. Additionally, 3 installed mono-crystalline PV arrays allow direct comparison of recent thin-film technologies to well known cell types The modules under test include single junction amorphous silicon technology (Kaneka K58), double junction amorphous silicon technology (ASIOPAK SG30, BP850, Dunasolar DS40), triple junction amorphous silicon technology (UniSolar US64), copper indium di-selenid technology (Shell Siemens Solar ST40) and a well-known mono-crystalline silicon technology (Shell Siemens Solar SM 110) for comparison. The results of the monitoring program show the monthly different performance ratios relatively to the performance ratio of the crystalline reference. It has been verified that the differences between thermal insulated modules and modules with free back air flow are in parts significant: Whereas three module types are more efficient with free back air flow (ST40, SG30 (partly), US64), two modules have the same yields (BP850, DS40) and one module type produces more energy (K58) with a thermal insulation. Broken modules in the PV arrays don’t allow a final conclusion concerning the temperature behaviour of the module SG30. All thinfim-modules on silicon basis show a distinctive better temperature behaviour related to the crystalline technology. On this basis, it can be recommended to use thin film modules for building integration photovoltaic systems. The operating behaviour of the module ST40 seems to be similar to that of crystalline Si-cells (SM110) except that the performance ratio both years is about 5% to 10% higher than that of crystalline Si-cells and this also during winter. The performance ratio of SG30 is in the same region of ST40 (to be judged with caution, due to the lack of complete data due to broken modules). The other thin film modules show an advantage in the hot summer months (a performance ratio of 0% - 10%); The rest of the year the performance ratios is equal or definitivly less than the reference (up to 20% less performance ratio). Changes in the future may be quite possible concerning the long term degradation. Due to the reduction of the P+D-Budget, the project will no longer be supported by the Swiss Federal Office of Energy. In the future, the data of this test will eventually be evaluated by the energiebüro® ag – on their own risk and cost. The next 5 years will show, which module types will keep their performance ratio.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
energiebüro AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Frei,Roland
Meier,Christian
Zugehörige Dokumente
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