EN IEC 62788-1-4 Messverfahren für in Photovoltaikmodulen verwendete Materialien - Teil 1-4: Kapseln - Messung der optischen Transmission und Berechnung der solargewichteten Photonentransmittanz, des Vergilbungsindex und der UV-Grenzwellenlänge

Die Grundlage einer später von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) veröffentlichten europäischen Norm, „EN IEC 62788-1-4 Messverfahren für in Photovoltaikmodulen verwendete Materialien – Teil 1-4: Verkapselungen – Messung der optischen Transmission und Berechnung der solargewichteten Photonentransmission, des Vergilbungsindex und der UV-Grenzwellenlänge“, beschreibt eine Methode zur Messung der optischen Transmission von Verkapselungsmaterialien, die in Photovoltaikmodulen (PV) verwendet werden.

Die standardisierten Messungen in diesem Verfahren quantifizieren die zu erwartende Durchlässigkeit der Kapselung für die PV-Zelle. Durch die anschließende Berechnung der solargewichteten Transmission ist ein Vergleich zwischen verschiedenen Materialien möglich. Ergebnisse für unbewittertes Material können in den Datenblättern eines Kapselungsherstellers, in der Material- oder Prozessentwicklung eines Herstellers, in der Produktionsqualitätskontrolle (Materialabnahme) oder bei der Analyse der Modulleistung verwendet werden.

Mit dieser Messmethode lässt sich auch die Leistung von Verkapselungsmaterialien nach Witterungseinflüssen überwachen und so ihre Haltbarkeit beurteilen. Die standardisierten Messungen dienen dazu, einen Innenbereich eines PV-Moduls zu untersuchen, ohne beispielsweise die Auswirkungen der Sauerstoffdiffusion um die Zellen herum zu berücksichtigen. Durch die anschließende Berechnung des Gelbsuchtindexes ist eine Quantifizierung der Haltbarkeit und eine Berücksichtigung des Erscheinungsbildes möglich. Die Änderungen der Durchlässigkeit, des Vergilbungsindex und der Grenzwellenlänge im Ultraviolettbereich (UV) können von Herstellern von Kapselungen oder Modulen verwendet werden, um die Haltbarkeit verschiedener Materialien zu vergleichen.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Die solargewichtete Transmission der Photonenstrahlung drückt den Anteil der solaren spektralen Photonenstrahlung aus, der von der Probe über den gesamten Bereich des terrestrischen Sonnenspektrums (280 nm bis 2 nm) optisch durchgelassen wird. Die Photonenbestrahlungsstärke beschreibt die wellenlängenspezifische Energie des optischen Flusses und sollte nicht mit der spektralen Bestrahlungsstärke verwechselt werden.
• Die repräsentative solargewichtete Photonenstrahlungsdurchlässigkeit drückt das Verhältnis der solaren spektralen Photonenstrahlung aus, die von der Probe über den Bereich des terrestrischen Sonnenspektrums (300 nm bis 1250 nm) optisch durchgelassen wird. Im Fall einer PV-Vorrichtung wird die repräsentative solargewichtete Photonenstrahlungsdurchlässigkeit über den Bereich des Spektrums definiert, das von einer repräsentativen PV-Vorrichtung verwendet wird (wobei Wellenlängen von 280 nm oder 2 nm möglicherweise nicht enthalten sind).
• Die UV-Grenzwellenlänge bezieht sich auf die Wellenlänge des Lichts, bei der die Verkapselung als optisch absorbierend und als durchlässig gilt. Bei diesem Verfahren wird eine absolute Transmission von 10 Prozent als Grenzwert der UV-Grenzwellenlänge betrachtet. Auch die UV-Grenzwellenlänge kann zur Messung von Verschleißerscheinungen herangezogen werden.
• Beim Ätzen werden Proben Umweltbedingungen ausgesetzt, zu denen unter anderem ultraviolette Strahlung, hohe Temperaturen, Feuchtigkeit und Ozon gehören können. Abrieb kann in künstlichen oder natürlichen Umgebungen auftreten. Der Verschleiß kann mit einer nominalen (Flächen-) oder beschleunigten Rate erfolgen.
• Der Gelbindex bezeichnet den berechneten Wert, der die Gelbfärbung der Testprobe aus der Sicht des menschlichen Beobachters beschreibt. Anhand dieses Wertes können die Auswirkungen von Witterungseinflüssen gemessen werden.

Grundsätzlich wird die gesamte spektrale Transmission von laminierten Proben, die Einkapselungsmaterial enthalten, mit einem Spektralphotometer gemessen, das mit einer Ulbrichtkugel ausgestattet ist. Aus den Transmissionsmessungen werden dann die solargewichtete Transmission, der Gelbindex und die UV-Grenzwellenlänge berechnet. Die mit diesem Verfahren gemessene Transmission kann in einer fortgeschritteneren optischen Analyse verwendet werden, um die Genauigkeit der PV-Leistungsanalyse zu erhöhen oder zwischen verschiedenen Verkapselungsmaterialien zu unterscheiden, wie im Standardanhang (Anhang A) beschrieben. Die mit diesem Verfahren gemessene Lichtdurchlässigkeit kann zur Schätzung der Modulleistung (Stromeffizienz) verwendet werden, wenn die Quanteneffizienz der PV-Zelle bekannt ist, wie in Anhang B beschrieben. Die Methode versucht nicht, Änderungen der Lichtdurchlässigkeit mit dem Einfallswinkel zu berücksichtigen, die je nach Tageszeit, Himmelsbedingungen und Modulgeometrie variieren können, insbesondere wenn eine optische Konzentration verwendet wird.

Das bei diesen Tests verwendete Prüfgerät besteht aus einem Zweistrahl-Spektralphotometer, das mit einer Ulbrichtkugel ausgestattet ist. Wenn die Portreflexion entsprechend berechnet werden kann, kann ein Einstrahl-Spektrophotometer verwendet werden. Einzelheiten zum Aufbau und den Konfigurationen des Prüfgeräts sind in den Normen ISO 13468-2 oder ASTM E424-71 enthalten. Für die Berechnung der solargewichteten Transmission unter Verwendung des sphärischen Spektrums AM60904 gemäß der Norm IEC 3-1.5 ist ein Messbereich von mindestens 280 nm bis 2 500 nm erforderlich. Für die Messung wird ein Wellenlängeninkrement von nicht mehr als 1 nm bevorzugt, obwohl Inkremente von bis zu 1 nm mit linearer Interpolation bis hinunter zu 5 nm zulässig sind. Um Messfehler zu reduzieren, wird eine Ulbrichtkugel mit mindestens 5 mm Durchmesser und einer Öffnungsfläche von mindestens 100 Prozent empfohlen.

Unsere Organisation verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen im Bereich Wissenschaft und Technologie auf der ganzen Welt aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. Zu den zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsarbeiten, die wir für Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen durchführen, gehören auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „EN IEC 62788-1-4 Messverfahren für Materialien zur Verwendung in Photovoltaikmodulen – Teil 1-4: Kapseln – Messung der optischen Transmission und Berechnung der solargewichteten Photonentransmission, des Vergilbungsindex und der UV-Grenzwellenlänge“.