Schlüsselwörter
(Deutsch)
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TP0038;Solarenergie (thermisch & PV)
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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2,1kW amorphes Silizium
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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The grid-connected PV plant of 6.4 kWp at the Institute of Microtechnology Neuchâtel was the first of its kind in Switzerland: Here, large-area amorphous silicon panels are aesthetically integrated into the roof of a sixty years old building. The plant was implemented and commissioned in autumn 1996. A data logger monitors energy production and system performance with regard to irradiation, temperature and light-induced degradation.The plant showed excellent reliability and performance during the five years of operation:- availability since start-up of 100%- cumulated energy production of 32 MWh- annual production yield around 1'000 kWh/kWp- performance ratio of 0.76During the summer period the panels operate at relatively high temperatures resulting from the roof integration without rear side ventilation. Amorphous silicon modules have, thus, proven to be particularly suitable for building integration: At higher operation temperatures they show production yields that are 15 to 20 % superior to those of crystalline silicon modules of identical nominal power rating.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Tscharner,Reto
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Die netzgekoppelte Photovoltaikanlage des Instituts für Mikrotechnik in Neuchâtel war die erste Schweizer Anlage wo grossflächige amorphe Module in die Dachfläche des 60 Jahre alten Gebäudes integriert wurden.
Besondere Merkmale: • Grossflächige Laminate von 0.6 m2 ersetzen in Schindeltechnik direkt Dachziegel und übernehmen damit die Funktion eines dichten, energieproduzierenden Daches. • Durch die vollständige Dachintegration ensteht ein esthetisches Erscheinungsbild des amorphen Solarzellenfeldes. • Die halb-durchsichtigen Module (12 m2) lassen Tageslicht durch die Dachfläche in die Bibliothek und ein Labor eindringen (Grundbeleuchtung). • Die Module sind nicht hinterlüftet, wodurch hohe Betriebstemperaturen entstehen. • Mit der integrierten amorphen Anlage sollen Betriebserfahrungen gewonnen werden, ebenso soll sie zur Ausbildung und Forschung dienen. • Nominale Leistung 6.44 kWp • Fläche des Sorzellenfeldes 122.4 m2
Die Anlage wurde im Oktober 1996 in Betrieb genommen. Die Einstrahlung, Produktion und Modultemperaturen wurden durch ein Messystem regelmässig erfasst und aufgezeichnet. Während den sieben Betriebsjahren hat sich die Anlage durch eine sehr gute Zuverlässigkeit und ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten ausgezeichnet: • Es trat kein Betriebsunterbruch oder Störung seit der Inbetriebsetzung auf. • Der hohe spezifische Jahresertrag von 960 kWh/kWp (nach sieben Betriebsjahren!) liegt deutlich über dem mittleren Ertrag von Schweizer Anlagen (800 kWh/kWp). • Der Verlust von Leistung, Wirkungsgrad und Energieertrag durch die lichtinduzierte Degradation (Staebler-Wronski Effekt) hat sich bei –11 % stabilisiert. • Im Gegensatz zu kristallinen Modulen wurde bei hohen Sommertemperaturen von 60 – 70 °C kein Rückgang (oder gar eine leichte Erhöhung) von Wirkungsgrad und Energieertrag beobachtet. Der sehr geringe Temperaturkoeffizient (etwa 0.12 %/K) wird saisonal durch das thermische Ausheilen eines Teiles der lichtinduzierten Degradation kompensiert. • Amorphe Module benötigen keine Hinterlüftung zur Erreichung eines hohen Energieertrages und eignen sich deshalb hervorragend für die direkte Integration in die Gebäudehülle. Je nach Betriebstemperatur und Einstrahlung erreichen sie gegenüber kristallinen Modulen Mehr-Energieerträge von 15 – 25 %. Der einzige Schwachpunkt der amorphen Anlage ist der niedrige Gesamtwirkungsgrad von nur 3.7 % (4.1 % Modulwirkungsgrad), wogegen kristalline Anlagen 8 – 10 % erreichen. Amorphe Module neueren Datums zeigen aber bereits heute stabile Wirkungsgrade von über 6 %, und mit der Entwicklung von neuen Dünnfilmsilizium-Technologien dürften in absehbarer Zeit gleiche flächenspezifische Erträge wie mit derzeitigen kristallinen Anlagen erreicht werden. Mit dem am IMT entwickeltem « Micromorph »-Konzept, d.h. mit der Konbination von mikrokristallinem und amorphem Silizium wurden bereits stabile Laborwirkungsgrade von 11.5 % erreicht. Prototyp-Module des japanischen Herstellers Kaneka zeigen stabile Wirkungsgrade von 7.5 % nach mehr als zwei Jahren im Aussenbetrieb. Im Frühling 2003 wurde ein Vertrag über den Technologietransfer für Produktionsmaschinen für grossflächige Dünnfilmsilizium-Module mit Unaxis Solar unterzeichnet. In einigen Jahren dürfte eine neue Generation von leistungsfähigen und kostengünstigen Dünnfilmodulen zur Verfügung stehen, die sich speziell für die Bautenintegration eignen.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Il s’agit de la première installation photovoltaïque couplée au réseau en Suisse où sont mis en application des modules à couches minces en silicium amorphe de grande surface (0.6 m2). L’installation se caractérise par • une intégration totale des modules dans la toiture du bâtiment, remplissant en même temps la fonction de couverture étanche et de production d’énergie électrique; • une apparence esthétique de la toiture par l’intégration totale et la teinte des modules (proche de celle des tuiles et de la ferblanterie), • une ventilation arrière des modules très réduite ; • un éclairage naturel de fond dans certains locaux (bibliothèque, laboratoire d’étudiants) grace à des modules semi-transparents de 12 m 2 ; • une utilisation à des fins d’enseignement et de recherche. • puissance électrique nominale (DC) 6.44 kWp • surface photovoltaïque totale 122.4 m 2 L’installation a été mise en service le 10 octobre 1996 et se distingue par une très haute fiabilité et une excellente performance durant les sept années de service: • Aucune panne ne s'est produite depuis la mise en service en octobre 1996. • La production annuelle de l’installation atteint toujours 960 kWh/kWp et se situe bien au-dessus de la moyenne Suisse (800 kWh/kWp). • La diminution du rendement dû à la dégradation par la lumière (effet Staebler-Wronski) se limite à –11 %. • Contrairement aux panneaux cristallins, le rendement ne diminue pas (ou augmente même légèrement) à des fortes chaleures ; le faible coëfficient de température de la puissance (env. -0.12 %/K) est largement compensé par le recuit, rendant les panneaux amorphes particulièremnt apte pour fonctionner à des températures élevées. • L’intégration des panneaux en silicium amorphe dans l’enveloppe du bâtiment (toiture, façade) sans ventilation arrière ne diminue pas la production annuelle; il est 15 à 20 % supérieur à celui d’une installation en silicium cristallin de puissance nominale égale. Le point faible de l’installation en silicium amorphe reste le rendement moyen de conversion de 3.7 % seulement (4.1 % au niveau du module) par rapport à des installations en silicium cristallin qui atteignent des rendements de 8 à 10 %. Des modules récents en silicium amorphe montrent déjà des une améliorisation du rendement stabilisé qui se situe au-dessus de 6 %. Avec une future génération de modules en silicium couche minces, telle microcristallin/ amorphe (appelé « micromorph » à l’IMT), on devrait arriver à des performances comparables au silicium cristallin d’aujourd’hui. Les rendements obtenus au laboratoire atteignent déjà 11.5 % et les mesures effectuées sur des prototypes industriels de modules hybrides du fabricant japonais Kaneka ont montré un rendement STC stabilisé de 7.5 % après plus de deux années de fonctionnement à l’extérieur. Avec l’accord de transfert de technologie signé en mars 2003 entre UNAXIS SOLAR et IMT pour le developpement des machines de production, des modules en silicium couches minces de grande surface, performants et bon marchés devraient voir le jour d’ici quelques annèes.
Zugehörige Dokumente
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