Eine der wichtigsten Anwendungen der Photovoltaik sind gebäudeintegrierte PV-Anlagen (BIPV), die Gebäudehüllen in Kraftwerke umwandeln und dabei die Gebäudeeigenschaften wie Wärmeisolierung, Wasserdichtigkeit, Beschattung usw. beibehalten. PV-Hersteller gewähren 25 Jahre Garantie auf die PV-Module. Es gibt jedoch einen Trend zu einer Lebensdauer von mehr als 30-35 Jahren. BIPV-Module können im Vergleich zu in Freiflächen eingesetzten PV-Modulen härteren Betriebsbedingungen ausgesetzt sein. Dennoch wird erwartet, dass BIPV-Produkte eine lange Lebensdauer haben, da andere Bauteile im Allgemeinen eine Lebensdauer von 40 Jahren haben. Durch die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Beständigkeit von BIPV-Produkten und damit ihrer Lebensdauer könnte BIPV für Bauherren, Installateure und Architekten attraktiver und kostengünstiger werden. Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts ist die Bewertung und Verbesserung der Zuverlässigkeit und Leistungsbeständigkeit von BIPV-Modulen und -Systemen. Dies wird erzielt durch; 1) Analyse von Langzeitleistungsdaten einer statistisch repräsentativen Anzahl von BIPV-Systemen und Testständen, um die Auswirkungen bestimmter Betriebsbedingungen auf die Degradationsrate von BIPV-Modulen zu bewerten, und 2) Entwerfen von Tests zur beschleunigten Alterung, um bestimmte Fehlermechanismen zu untersuchen, die bei BIPV-Modulen auftreten.
In dieser Arbeit zeigen wir, dass es unter BIPV-Betriebsbedingungen zu größeren thermischen und thermomechanischen Belastungen kommen kann, die einige Degradationsmechanismen wie UVinduzierte Degradation (Verfärbung und Isc-Verlust) beschleunigen oder Probleme bei der Metallisierung (FF-Verlust) verursachen können. Darüber hinaus können PV-Module Probleme aufweisen, die auf ihre Herstellung zurückzuführen sind, z. B. Verkapselungsmaterial, das anfällig für UV- und thermische Belastungen ist. Diese Probleme könnten für die Sicherheit und Leistung konventioneller PV nicht von Bedeutung sein; bei BIPV-Anwendungen könnte eine mangelhafte Produktion jedoch von größerer Bedeutung sein, da die Betriebsbedingungen schwieriger sind als bei konventioneller PV. Module, die in einer BIPV-Konfiguration betrieben werden, müssen jedoch nicht schneller degradieren. Eine schnellere Degradation könnte nur dann eintreten, wenn größere thermische und/oder thermomechanische Belastungen auftreten (mit Ausnahme der wiederholten Schattenbelastung). Wie in dieser Arbeit gezeigt wurde, kommt es beispielsweise bei einer gut konzipierten Belüftungskammer eines BIPV-belüfteten Moduls nicht zu hohen thermischen und thermomechanischen Spannungen und beschleunigten Degradationsmechanismen aufgrund dieser zusätzlichen Spannungen.
