DE102013106249A1

DE102013106249A1 - Verfahren bzw. Anordnung zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt

Info

Publication number: DE102013106249A1
Application number: DE102013106249.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Torsten Schenk; Ralph Peter Schmidt
Original assignee: PI4 ROBOTICS GmbH; PI4_ROBOTICS GmbH
Current assignee: PI4 ROBOTICS GmbH; PI4_ROBOTICS GmbH
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-12-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt (12), das aus zumindest einer Solarzelle, zumindest einem Solarzellen-Strang und/oder einem Solarzellenmodul besteht, wobei an dem Solarzellenobjekt (12) zumindest ein Bereich (40–43) bestimmt wird, der zumindest eine Anomalie (30–34) einer Struktur des Solarzellenobjekts aufweist, wobei die Anomalie (30–34) zu einem solchen Leistungsverlust führt oder in Zukunft führen kann und wobei der zumindest eine Bereich (40–43) entsprechend einer Art der Anomalie (30–34) oder einer Lage der Anomalie (30–34) an dem Solarzellenobjekt gewichtet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bzw. auf ein Verfahren zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt, das aus zumindest einer Solarzelle, zumindest einem Solarzellen-Strang und/oder zumindest einem Solarzellenmodul besteht. Ein Solarzellen-Strang wird allgemein auch als String bezeichnet.
Bei der Produktion eines Solarzellenobjekts, insbesondere von dessen Zellmaterial und Zellen und insbesondere bei der Produktion des Solarzellenmoduls können als Anomalien Fehler und Beschädigungen auftreten, die einen Stromfluss z.B. innerhalb der Zelle stören und die spätere Stromerzeugung beeinträchtigen. Solche Anomalien sind insbesondere Mikrorisse, welche im Istzustand noch keinen Leistungsverlust verursachen, aktive Risse, die bereits einen Leistungsverlust verursachen, da die Leitung des Stroms unterbrochen oder eingeschränkt ist, kristalline Adern mit Einfluss auf den Wirkungsgrad, Gridfinger-Unterbrechungen, die eine lokale Unterbrechung des Stromflusses bewirken, oder Zellenbereiche mit eingeschränkter Leistung, so genannte Dunkelstellen, aus Zellenproduktion, Kantenabbrüche oder fehlerhafte Kontaktpunkte. Unter einem „Gridfinger“ wird eine Leiterbahn verstanden, welche als relativ dünner Leiter Strom aus flächigen Bereichen zu breiteren Leiterbahnen führt, sogenannten „Busbars“, welche dann den von mehreren Gridfingern gesammelten Strom zum Rand der Solarzelle bzw. des Moduls abführen. Als Kontaktpunkte können punktförmige Anschlüsse oder linienförmige Leiterbahnen betrachtet werden, welche unter anderem beim Bussing, d.h. Querverbindung von Solarzellen-Strängen Verwendung finden.
Nach Fertigung eines solchen Solarzellenobjekts wird eine Überprüfung vorgenommen, ob Fehler vorliegen. Dabei erfolgt nur eine Auswertung einer Existenz und Anzahl gefundener Fehler, um über eine Reparatur solcher Fehler vor einer Laminierung bzw. eine Einstufung eines fertigen Solarzellenmoduls in Qualitätsklassen zu entscheiden.
Nachteilhaft ist dabei, dass lediglich eine grobe Bewertung eines momentanen Leistungsverlustes vorgenommen wird, welcher durch die Qualitätsklassen angegeben wird. Eine konkrete Angabe erfolgt jedoch nicht. Insbesondere erfolgt keine Berücksichtigung von Alterungseffekten von Anomalien während des späteren Betriebs eines solchen Solarzellenobjekts.
Eine Veröffentlichung „The risk of power loss in crystalline silicon based photovoltaic modules due to micro-cracks“, M. Köntges, Institute for Solar Energy Research Hameln (ISFH), gibt allgemein Aufschluss über einen Zusammenhang zwischen inaktiven Flächen in einzelnen Zellen und einem Leistungsverlust des gesamten Photovoltaik-Moduls.
Eine Veröffentlichung „THE LINK BETWEEN MECHANICAL STRESS INDUCED BY SOLDERING AND MICRO DAMAGES IN SILICON SOLAR CELLS", J. Wendt, M. Träger, M. Mette, A. Pfennig, B. Jäckel, Q-Cells SE, Sonnenallee 17–21, D-06766 Bitterfeld-Wolfen OT Thalheim, Germany, beschreibt Alterungsversuche an Solarmodulen, um den Einfluss von Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen auf Störungen des Solarmoduls mit Blick auf den Einfluss von Lötstellen zur Kontaktierung des Solarmoduls zu untersuchen. Empfohlen werden Verbesserungen von Solarmodulen und Lötverfahren zur Kontaktierung solcher Solarmodule.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, aus einem Elektrolumineszenzbild von einem Solarzellenobjekt, z.B. einem Solarmodul, einem Strang oder einer Solarzelle einen insbesondere augenblicklichen Leistungsverlust des Solarzellenobjekts oder insbesondere einer der Zellen davon und alternativ den nach einer angenommenen Alterung von Anomalien entstehenden Leistungsverlust zu bestimmen. Insbesondere soll ausgehend von einer Veränderung des Stromflusses in dem Solarzellenobjekt oder insbesondere einer Zelle davon die Bestimmung erfolgen, wobei eine solche Veränderung durch eingebrachte Defekte, nicht ideale Produktionsbedingungen, Fremdkörper, verunreinigtes Material, Laminate, Gläser, Beschichtungen oder fehlerhafte Kontaktierung entstanden ist.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. die Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Bevorzugt wird somit als eine Ausgestaltung ein Verfahren zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt, das aus zumindest einer Solarzelle, zumindest einem Solarzellen-Strang und/oder einem Solarzellenmodul besteht, wobei an dem Solarzellenobjekt zumindest ein Bereich bestimmt wird, der zumindest eine Anomalie einer Struktur des Solarzellenobjekts aufweist, wobei die Anomalie zu einem solchen Leistungsverlust führt oder in Zukunft führen kann und wobei der zumindest eine Bereich entsprechend einer Art der Anomalie oder einer Lage der Anomalie an dem Solarzellenobjekt bestimmt und gewichtet wird.
Unter dem Leistungsverlust wird in erster Linie ein Verlust an elektrischer Leistung bzw. Strom verstanden, welcher durch solche Anomalien in den Bereichen zum Zeitpunkt der Messung verursacht wird oder zukünftig verursacht werden kann. Ausdrückbar ist der Leistungsverlust auch als ein Verlust an Wirkungsgrad der Solarzelle bzw. des Solarzellenmoduls. Bei dem Bereich, welcher der Anomalie zugeordnet ist, handelt es sich insbesondere um einen Zellbereich oder eine Fläche auf bzw. in der Oberfläche des Solarzellenobjekts. Ein solcher Bereich wird durch die Anomalie derart beeinträchtigt, dass aus diesem Bereich kein Strom, nur reduzierter Strom oder ein erhöhter Strom abgeführt werden kann. Im Falle einer erhöhten Stromabführung weisen andere Bereiche des Solarobjekts einen verringerten Stromfluss auf. Berücksichtigt werden insbesondere auch Bereiche, welche zwar im momentanen Zustand noch Strom abführen können, aber mit Blick auf eine zu erwartende zukünftige Entwicklung zu einem Leistungsverlust führen können.
Allgemein betrachtet werden als Solarzellenobjekt insbesondere kristalline Solarzellen, wobei nicht nur einzelne Zellen oder Stränge sondern auch ganze Module mittels einer solchen Verfahrensweise untersuchbar sind. Einsetzbar sind ein solches Verfahren und System neben Solarzellen auf Basis kristalliner Technologie auch bei anderen Solarzellenarten, wie z.B. solchen auf Basis von Dünnschichttechnologie oder organischen Zellen. Unter dem Bestimmen von Anomalien oder einem solchen durch Anomalien betroffenen Bereich wird insbesondere verstanden, dass eine automatisierte Bildbearbeitung durchgeführt wird, mittels welcher solche Anomalien erfasst und ausgewertet werden. Es handelt sich somit insbesondere auch um Berechnungsschritte in einem Prozessor.
Gemäß einer ersten Weiterbildung wird dabei ein Istzustand betrachtet, welcher momentane Anomalien und deren Auswirkung im momentanen Zustand berücksichtigt. Kombiniert damit oder eigenständig wird gemäß einer weiteren Weiterbildung eine zukünftige Situation betrachtet, welche eine Alterungswirkung berücksichtigt und die Auswirkung solcher Anomalien in der Zukunft mit berücksichtigt.
Der Begriff „Anomalie“ umfasst Strukturveränderungen, welche dazu führen können, dass bereits der momentan vorliegende Zustand zu einem Defekt oder einer Störung des Stromableitens von dem Solarzellenobjekt führt. Unter einer Anomalie werden aber auch strukturelle Veränderungen verstanden, welche zwar erfassbar sind, aber derzeit noch zu keiner oder gegebenenfalls nur geringer Beeinflussung der Leistung des Solarzellenobjekts führen. Solche Anomalien können jedoch aufgrund von Alterungsdefekten zu einem späteren Zeitpunkt zu Störungen führen und werden daher bevorzugt mit berücksichtigt.
Unter der Lage einer Anomalie oder eines Bereichs, der durch eine Anomalie beeinflusst wird oder beeinflusst werden kann, wird insbesondere eine Position bzw. ein Verlauf auf dem Solarzellenobjekt relativ zu dessen Strom abführenden Strukturelementen, insbesondere Leitern bzw. Leiterbahnen verstanden oder Kontaktpunkten.
Mit anderen Worten werden im Elektrolumineszenzbild des Solarzellenobjekts bevorzugt nicht nur dunkle und helle Bereiche, welche einer Erhöhung bzw. Absenkung des Widerstandes entsprechen, berücksichtigt, sondern auch Defekte, die hinsichtlich eines Leistungsverlustes noch keine Veränderung auf dem Elektrolumineszenzbild zeigen. Dazu werden auch Anomalien bzw. Defektmerkmale erfasst und ausgewertet, an denen potentielle zukünftige Leistungsverluste erkannt werden können. Diese Verfahrensweise kommt gerade dort zum Einsatz, wo es in den Bereich der Leistungsvorhersage für gealterte Produktionsdefekte geht. Helligkeit bzw. ein Grauwert entspricht dabei einem erzielbaren Stromfluss bzw. Spannungsabfall.
Insbesondere erfolgt das Bestimmen des Leistungsverlustes durch die Ermittlung von Bereichen mit gestörtem oder unterbrochenem Stromfluss in Solarzellen, wobei der Leistungsverlust auf Widerstandveränderungen zurückgeführt werden kann. Dies ist realisierbar auf Grundlage von Elektrolumineszenzbildern von Solarzellenobjekten, wie z.B. Photovoltaik-Modulen, und in den Elektrolumineszenzbildern per Softwarealgorithmen erkennbaren Fehlern in z.B. den einzelnen Zellen.
Die Veränderung des Stromflusses, resultierend auf einer Erhöhung oder Verringerung des Widerstandes, wird somit auch bezüglich ihrer aktuellen und zukünftigen Auswirkung auf die produzierte Gesamtleistung eines Moduls, Strings oder einer Zelle untersucht.
Insbesondere erfolgt durch Auswertung des Elektrolumineszenzbildes eine Berechnung eines in seiner Fähigkeit zur Stromerzeugung reduzierten Bereichs bzw. von dessen Fläche einer Zelle auf Grund eines gestörten Stromflusses und einer damit verbundenen Bildung von elektrischen Widerständen oder die Berechnung von Bereichen der Zelle, die durch verringerten Widerstand die Leistung der umliegenden Bereiche senken.
Dafür werden Lage und Orientierung von Beschädigungen, die im Elektrolumineszenzbild als die Anomalien sichtbar sind, insbesondere Risse, Mikrorisse, Gridfinger-Unterbrechungen, Lötfehler und Dunkelstellen ermittelt, um wiederum die von der Störung betroffene Fläche unter Berücksichtigung der Stromflussrichtungen in der Zelle computerisiert und/oder mathematisch zu ermitteln. Die errechneten Flächen werden gemäß Fehlerart und Lage mit Gewichtungsfaktoren verrechnet, um zu einer Aussage über den tatsächlichen Verlust zu gelangen.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass ein Verlauf der zumindest einen Anomalie bestimmt wird.
Ein Verlauf einer Anomalie kann beispielsweise ein Riss oder Mikroriss sein, welcher als solches erkennbar und hinsichtlich seines Koordinatenverlaufs über die Oberfläche des Solarzellenobjekts erfassbar ist. Insbesondere kann ein Verlauf auch als ein Übergangsbereich oder Übergangsverlauf eines Defekts an oder auf dem Solarzellenobjekt erkennbar sein. Beispielsweise kann ein Verlauf der Anomalie festgelegt werden, indem bei einem kontinuierlichen Graustufenübergang von dunkleren zu helleren Graustufen oder von helleren zu dunkleren Graustufen im Elektrolumineszenzbild ein bestimmter Grauwert als Verlaufsstrecke definiert wird. Ein solcher Verlauf würde dann eine linienförmige Anomalie ergeben, welche insbesondere quer zu Gridfingern verläuft. Ein Anomalie- bzw. Linienverlauf kann somit nicht nur an einer klar definierten Linienstruktur sondern auch an einem Übergang an Grauintensitäten im Elektrolumineszenzbild erkannt werden. Äquivalent zu Grauintensitäten sind entsprechend Farbvariationen im Fall von farbigen Darstellungen. Im Fall von Übergängen der Grauintensität können insbesondere auch mehrere solcher linienförmigen Anomalien festgelegt werden, welchen jeweils eine verschiedene Grauintensität zugeordnet ist, um so Bereiche zu definieren, welche eine bestimmte Mindest- oder Höchst-Ableitungsfähigkeit für Strom aufweisen. Zugleich gibt somit ein Verlauf einer Anomalie insbesondere im Verhältnis zu Leiterbahnen des Solarzellenobjekts oder zu anderen Anomalieverläufen auch Informationen über eine Art – z.B. Riss, Mikroriss oder Abbruch – der Anomalie und über eine Relevanz der Anomalie.
Noch eine Ausgestaltung besteht darin, dass als die Lage eine ortsaufgelöste Position des zumindest einen Bereichs der Anomalie bestimmt wird.
Neben einer Definition bzw. Bestimmung der Lage einer Anomalie relativ zu anderen strukturellen Komponenten des Solarzellenobjekts kann somit insbesondere auch eine mittels beispielsweise kartesischen Koordinaten angegebene definierte Position verschiedener Punkte des Anomalieverlaufs festgelegt werden. Dadurch sind auch die Bereiche klar auf dem Solarzellenobjekt definierbar. Eine solche Lage kann insbesondere rechnerisch mit in eine Bewertung eines Leistungsverlustes einbezogen werden. Beispielsweise ist eine Anomalie an einem Gridfinger, welcher einseitig zu keinem Leiter führt, relevanter, als eine Anomalie an einem Gridfinger, welcher zu beiden Seiten an Leiterbahnen angeschlossen ist und daher eine relativ dazu geringere Relevanz und somit geringere Bewertung bei der Wichtung hat.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Art und/oder Lage und/oder Orientierung des zumindest einen Bereichs oder der Anomalie relativ zu Stromflussrichtungen an oder auf einem Solarzellenobjekt bestimmt wird.
Hervorgehoben wird somit die Bedeutung der Zuordnung einer Anomalie bzw. des durch diese beeinflussten Bereichs in Relation zu Stromflussrichtungen benachbarter oder dort hindurchführender Leiter, welche aus dem Bereich Strom abführen könnten bzw. können. Beispielsweise geht eine Anomalie, welche als unterbrechender Riss in einem Randbereich des Moduls ausgebildet ist, mit einem hohen Bewertungsfaktor bzw. Wichtungsfaktor hinsichtlich des Stromverlustes ein, während ein Bereich der beidseitig noch eine ungebrochene leitende Verbindung zu Strom abführenden Bereichen oder Kontaktpunkten hat, mit einer geringen Bewertung bzw. Wichtung eingeht.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass der zumindest eine Bereich oder die zumindest eine Anomalie nach ihrer Relevanz für einen Stromfluss innerhalb der Solarzelle gewichtet wird, insbesondere mit einem empirisch ermittelten Faktor gewichtet wird.
Beispielsweise wirken sich Anomalien in einem Mittelbereich eines Solarmoduls geringer aus als markante Anomalien in einem Randbereich, welche einen großen Bereich bzw. eine große Fläche von Strom abführenden Leitern trennen oder trennen können. Letztere werden daher hinsichtlich der Auswirkung auf einen Leistungsverlust höher gewichtet. Unter Berücksichtigung der Lage und Art der Anomalie bzw. des Defekts mit unterschiedlichen und insbesondere empirisch ermittelbaren Faktoren kann somit eine vorteilhafte Wichtung vorgenommen werden, um eine Aussage über den tatsächlichen momentanen bzw. zukünftigen Leistungsverlust zu erhalten.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der zumindest eine Bereich, welcher einen Übergangsbereich mit verändertem Widerstand derart aufweist, dass der Stromfluss in diesem Bereich gestört wird, ortsaufgelöst mit einbezogen wird.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass zum Gewichten ein Faktor verwendet wird, wobei der Faktor abhängig von dem zumindest einen Bereich und/oder der zumindest einen Anomalie an dem Solarzellenobjekt ist.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass zum Wichten ein Faktor verwendet wird, wobei der Faktor abhängig von einer Art des zumindest einen Bereichs und/oder der zumindest einen Anomalie ist.
Zum Wichten können nicht nur direkt abhängig von beispielsweise einer Grauintensität des Elektrolumineszenzbildes bestimmte Wichtungsfaktoren verwendet werden, sondern auch Faktoren, welche gegebenenfalls in einer gespeicherten Tabelle hinterlegt sind und für bestimmte Situationen auswählbar sind. So können für typische Anomalien oder typische Anomaliebereiche eines Solarzellenobjekts Faktoren vorgegeben werden, welche eine Wichtung abhängig von zuvor ermittelten geeigneten Werten vornehmen. Insbesondere können solche Faktoren auch ausgewählt werden abhängig von bestimmten Solarzellenobjekten eines ausgewählten Herstellers oder in einem ausgewählten Herstellungsschritt. Faktoren können auch unterschiedlich, hinsichtlich der Lage einer Anomalie in einem Randbereich oder in einem zentralen Bereich eines Solarobjekts oder näher oder ferner von Hauptleiterbahnen oder Kontaktpunkten zum Ableiten von Strom, vorgebbar oder wählbar sein.
Dabei kann als ein solcher Bereich insbesondere ein Zellbereich bestimmt sein, insbesondere eine aktive Zellenfläche bestimmt oder berechnet werden und entsprechend ihrer Lage und optional Fehlerart mit zumindest einem solchen, insbesondere empirisch ermittelten Faktor gewichtet werden. Ein solcher Faktor berücksichtigt für einen jeweiligen Defekt insbesondere, in welchem Maße dieser zu einem Leistungsverlust führt und/oder in Zukunft führen kann.
Insbesondere können zur Festlegung von Faktoren Fehlerklassen definiert sein. Beispielsweise können für jede Fehlerklasse prozentuale Verlustfaktoren angegeben werden. Dabei kann bevorzugt nach Istzustand, d.h. jetziger Leistungsverlust eines neuen Moduls im Vergleich zu einem unbeschädigten, und Degradation, d.h. Vergrößerung und Verlängerung der Defekte während des späteren Betriebs unterschieden werden.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass zum Bestimmen des zumindest einen Bereichs oder der Anomalie ein Elektrolumineszenzbild des Solarzellenobjekts erzeugt und ausgewertet wird, wobei Helligkeitsintensitäten und Helligkeitsverläufe bestimmt werden.
Insbesondere bei einem semiaktiven Bereich, z.B. Bruch im Zellenmaterial, der noch beidseitig leitend mit Anschlussleitern – sogenannten Ribbons – oder Kontaktpunkten verbunden ist, kann auch der Helligkeitsverlauf ausgewertet werden. Es liegt nämlich nur eine Verminderung des Stromflusses vor.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass zumindest zwei solcher Bereiche erfasst werden und überlappende defekte Bereiche nur mit einem höchsten diesen zugrunde zu legendem Leistungsverlustfaktor in eine Gesamtbewertung einfließen.
Dies vermeidet eine zu starke Wichtung bzw. Mehrfachwichtung in einem Bereich, der beispielsweise mehrere Anomalien aufweist. Ist beispielsweise ein äußerer Randbereich durch eine leichte, nicht störende Anomalie beeinflusst und ein Verbindungsweg zu einer Leiterbahn durch eine weitere stärkere Anomalie beeinflusst, welche eine totale Abtrennung des zwischenliegenden Bereichs verursachen kann, wird auch die Anomalie im Randbereich mit deren Gewichtung bewertet, wie der dazwischen liegende Abschnitt, da im Fall von dessen Störung, auch eine Auswirkung auf die dahinter liegende Anomalie und deren Bereich auftritt.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass eine Berechnung der von Leistungsverlust betroffenen Bereiche, insbesondere Flächen in Prozent einer aktiven Solarzellenfläche angegeben wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass z.B. abgebrochene Bereiche als nicht defekt berücksichtigt werden. Defekt ist dann nur ein Übergangsbereich, in dem der Widerstand erhöht wird und somit den von der Stromflussrichtung abgelegenen Bereich abschneidet. D.h., der abgeschnittene Zellenbereich wird als nicht defekt angesehen, sondern nur nicht mehr kontaktiert und zeigt sich auf dem Elektrolumineszenzbild dunkel. In diesem Fall bestimmt die Anomalie, d.h. der Übergangsbereich wie und ob eine Alterung der daneben liegenden Bereiche auftritt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Annahme über ein Wachstum einer Anomalie automatisiert getroffen wird.
Insbesondere wird so eine Annahme über eine zu erwartende Alterung bestimmt, die in die Berechnung der Bereiche bzw. Flächen einfließt. Solche Annahmen bestehen insbesondere in dem Wachstum einzelner Fehlerarten wie Risse, Dunkelstellen und Gridfinger-Abbrüche in Relation zu den zu erwartenden Umweltbedingungen innerhalb des Lebenszyklus von Solarmodulen.
Eine Leistungsverlustbestimmung durch Produktionsdefekte bestimmt beispielsweise einen prozentualen Leistungsverlust, der zusätzlich zur normalen Alterung gerechnet wird. Die Vorhersage bestimmt dabei insbesondere nicht die vollständige Alterung eines Moduls, sondern insbesondere nur eine zusätzliche, z.B. durch Produktionsfehler erhöhte Alterung.
Bevorzugt wird bei einer solchen Ausgestaltung eine tatsächlich aktive Zellenfläche als zugrunde liegende Basis verwendet. Ermöglicht wird so eine effektive Berechnung einer Alterung von Produktionsdefekten, die sich aus solchen Anomalien bzw. Defekten ergeben können.
Noch eine Ausgestaltung ist, dass zumindest eine Ausgleichsgerade und/oder zumindest eine Hauptbruchrichtung zugrunde gelegt wird, um eine weitere Ausdehnung von Anomalien zu berechnen. Dies ermöglicht eine einfache Bestimmung von Alterungseffekten an zumindest einer Anomalie. Eine Ausgleichsgerade ist insbesondere eine Mittelung einer Kurve. Durch die Kurve wird eine Gerade gelegt, um die Tendenz der Kurve zu ermitteln, in diesem Fall, um bei z.B. einem Riss in einer Solarzelle dessen Hauptrichtung und damit auch dessen potentielle Wachstumsrichtung zu bestimmen.
Auch eine Ausgestaltung ist, dass eine weitere Ausdehnung von zumindest einer Anomalie unter Leitern, Kontakten oder Kontaktpunkten hindurch bestimmt oder geschätzt wird. Berücksichtigt wird so vorteilhaft, dass Anomalien auch unter Leitern oder Kontaktpunkten, insbesondere so genannten Busbars und Ribbons weiterführen bzw. mit der Zeit weiter erstrecken und so auch bisher unbeschädigte Zellenbereiche mit einbezogen werden, welche durch Alterung so beeinträchtigt werden oder werden können.
Eine weitere Ausgestaltung ist, dass abhängig von einer Winkeldifferenz zwischen Stromflussrichtung und Orientierung der Anomalie eine durch die Anomalie betroffene Fläche eines solchen Bereichs bestimmt und/oder gewichtet, insbesondere bewertet wird. Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die betroffene Fläche bzw. der betroffene Bereich umso größer ist und der verwendete Gewichtungsfaktor umso höher ist, je größer die Differenz ist.
Auch eine Ausgestaltung ist, dass eine Dichte und/oder Intensität kristalliner Strukturen, insbesondere Korngrenzen, in die Bestimmung, insbesondere in eine Vorhersage einer/der weiteren Ausdehnung von zumindest einer Anomalie mit einbezogen wird.
Eine Ausgestaltung besteht in einer Anordnung, insbesondere Vorrichtung, zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt, das aus zumindest einer Solarzelle, zumindest einem Solarzellen-Strang und/oder einem Solarzellenmodul besteht, aufweisend eine Messeinrichtung, die zum Erfassen von Zelldaten eines Elektrolumineszenzbildes zumindest eines solchen Solarzellenobjekts ausgebildet oder eingerichtet ist, und einen Prozessor, der programmiert und/oder eingerichtet ist zum Durchführen eines solchen Verfahrens auf Basis der Zelldaten.
Insbesondere ist der Prozessor eingerichtet und/oder programmiert, auf Basis einer Vielzahl solcher Zelldaten zumindest einen Zellbereich zu bestimmen oder zu berechnen, der zumindest eine Anomalie einer Struktur der zumindest einen Solarzelle aufweist, wobei die Anomalie zu einem Leistungsverlust führt und/oder in Zukunft führen kann.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In den verschiedenen Figuren gleich verwendete Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder gleich wirkende Komponenten, Merkmale oder Schritte, weshalb dafür auch die Beschreibung der weiteren Figuren heranziehbar ist.
Es zeigen:
1 eine beispielhafte Anordnung zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an einem Solarzellenobjekt;
2 einen beispielhaften Verfahrensablauf zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an einem Solarzellenobjekt;
3 ein beispielsweise mit einer Anordnung gemäß 1 aufgenommenes Elektrolumineszenzbild;
4 eine Schwarz-Weiß-Wiedergabe des Bildes gemäß 3 mit skizzierten Anomalien und durch Anomalien beeinflussten Bereichen;
5–8 beispielhafte Ausschnitte aus den Abbildungen gemäß 3 oder 4 zur Veranschaulichung von Verfahrensschritten zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an einem Solarzellenobjekt.
Wie aus 1 ersichtlich, umfasst eine Anordnung 10 zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt 12 eine Vielzahl einzelner Komponenten, welche in einem einzigen Gerät angeordnet sein können oder auf eine Vielzahl eigenständiger und miteinander kommunikativ verbundener Geräte verteilt realisiert sein können.
Die Anordnung 10 weist eine Halterung 11 auf, welche zum Anordnen des Solarzellenobjekts 12 unter einer Messeinrichtung 13 ausgestaltet ist. Die Halterung 10 kann beispielsweise als ein flacher Tisch mit einer Auflagefläche für ein solches Solarzellenobjekt 12 ausgebildet sein, kann aber auch Ausgestaltungen zum ausgerichteten Einlegen oder Einspannen eines solchen Solarzellenobjekts 12 aufweisen. Bei dem Solarzellenobjekt 12 handelt es sich je nach zu untersuchendem Objekt um eine einzelne Solarzelle, eine Halbleiterscheibe mit einer Vielzahl darauf ausgebildeter und noch nicht separierter Solarzellen, einen Solarzellen-Strang oder ein vollständiges Solarzellenmodul.
Die Halterung 11 ist über eine Leitung 22 elektrisch anschließbar, um dem Solarzellenobjekt 12 einen Strom einzuprägen. Das Einprägen des Stroms erfolgt dabei derart, dass das Solarzellenobjekt 12 angeregt wird und ein Elektrolumineszenzbild abstrahlt. Die Messeinrichtung 13 weist eine Kamera oder sonstige Sensorik auf, mit welcher das abgestrahlte Elektrolumineszenzbild aufgenommen wird. Derart von dem Elektrolumineszenzbild erfasste Daten d werden über eine Leitung 14 zu einer Verarbeitungseinrichtung 15 geführt. Die Verarbeitungseinrichtung 15 dient zum Verarbeiten der erfassten Daten d und gegebenenfalls auch zum Bereitstellen des über die Leitung 22 an die Halterung 11 angelegten Stroms. Die Verarbeitungseinrichtung 15 weist insbesondere einen Prozessor 16 auf, welcher als Halbleiter-Chip und/oder aus Einzelkomponenten verschaltete Logik aufgebaut sein kann. Die Verarbeitungseinrichtung 15 weist insbesondere weitere Komponenten auf, wie beispielsweise einen Speicher 17, in welchem ein Programmcode zur Durchführung in dem Prozessor 16 und grundlegende Betriebsparameter abgespeichert sein können.
Insbesondere ist an die Verarbeitungseinrichtung 15 über eine Leitung 19 an eine Eingabeeinrichtung 18 angeschlossen, über welche beispielsweise Parameter p durch einen Anwender eingebbar sind. Solche Parameter p können Angaben über ein zu untersuchendes Solarzellenobjekt 12 umfassen. Insbesondere können auch Daten zur Modifizierung eines Verfahrensablaufs und/oder Daten zum Anpassen von Betriebsparametern wie beispielsweise Faktoren Fi zu Wichtungszwecken eingegeben werden.
Die Verarbeitungseinrichtung 15 weist insbesondere auch eine Ausgabeeinrichtung 20 auf, welche daran über eine Leitung 21 angeschlossen ist. Die Verarbeitungseinrichtung 15 kann so Daten a ausgeben und beispielsweise auf der als Anzeigeeinrichtung ausgebildeten Ausgabeeinrichtung 20 das durch die Messeinrichtung 13 aufgenommene Elektrolumineszenzbild 23 und gegebenenfalls darauf durch die Verarbeitungseinrichtung erfasste und entsprechend gekennzeichnete Bereiche anzeigen.
2 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an einem solchen Solarzellenobjekt 12. In einem ersten Verfahrensschritt S1 werden Solarzellenobjekt-Parameter p eingegeben, um einen geeigneten Prozess zu starten. Solche Parameter p können beispielsweise eine Typangabe des Solarzellenobjekts sein, wodurch auch die Erfassung von Solarzellenobjekten beispielsweise verschiedener Hersteller und/oder verschiedenen Aufbaus ermöglicht wird. Auch können in diesem Zusammenhang Wichtungsfaktoren vorgegeben oder angepasst werden.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden mittels der Messeinrichtung 13 Daten d von dem Solarzellenobjekt 12 erfasst. In dem Prozessor 16 werden in einem nachfolgenden dritten Verfahrensschritt S3 die erfassten Daten d analysiert, um strukturelle Anomalien 30–34, welche in dem Elektrolumineszenzbild erkennbar sind, zu erfassen und zu bestimmen. Außerdem werden zu den strukturellen Anomalien 30–34 Bereiche 40–43 bestimmt, welche durch die Anomalien beeinflusst werden oder zukünftig aufgrund beispielsweise Alterung oder weiterer Verarbeitung beeinflusst werden können. Insbesondere handelt es sich bei den Anomalien somit um solche, welche zu Leistungsverlust führenden Defekten und Mikrostrukturen zu rechnen sind.
In einem bevorzugten vierten Verfahrensschritt S4 werden Bereiche bestimmt, welche durch die strukturellen Anomalien zu einem bereits momentan resultierenden Leistungsverlust führen können oder zu einem späteren resultierenden Leistungsverlust aufgrund von Alterungseffekten führen können. Insbesondere sind solche Alterungseffekte neben durch beispielsweise eine weitere Verarbeitung einer Solarzelle zu einem Solarzellenmodul oder im späteren Einsatz durch Umgebungsparameter wie Hitze oder Kälte bedingt.
In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird eine Wichtung der Bereiche mit Faktoren Fi abhängig von einem momentanen Leistungsverlust oder einem durch Alterungseffekt zukünftigen resultierenden Leistungsverlust durchgeführt.
3 zeigt beispielhaft die Ausgabeeinrichtung 20 in Art einer Anzeigeeinrichtung, auf welcher das Elektrolumineszenzbild 23 des Solarzellenobjekts 12 abgebildet ist. Dargestellt ist ein Solarzellenmodul, auf dessen Oberfläche erste Leiter 25, 26 – sogenannte Ribbons – ausgebildet sind, welche als relativ breite Leiterbahnen zum Abführen von Strom zum Randbereich des Moduls dienen. Quer dazu verlaufen zweite Leiter 27, 28 – sogenannte Gridfinger – über die Oberfläche, welche zum Sammeln von Strom aus den unter und zwischen den Leitern liegenden Bereichen dienen und Strom zu den ersten Leitern 25, 26 führen. Teilweise unterschieden wird bei der nachfolgenden Betrachtung dabei zwischen ersten Leitern 25, zu welchen parallel verlaufende weitere erste Leiter 26 vorgesehen sind und seitlichen ersten Leitern 26, parallel zu denen auf einer Seite ein weiterer erster Leiter 25, auf der gegenüberliegenden Seite jedoch beabstandet ein Rand des Solarzellenmoduls vorgesehen ist. Außerdem wird eine entsprechende Unterscheidung hinsichtlich der zweiten Leiter 27 vorgenommen, zu denen parallel verlaufende weitere zweite Leiter 27, 28 vorgesehen sind und seitlichen zweiten Leitern 28, zu denen nur ein benachbarter paralleler Leiter 27 verläuft.
Erkennbar sind Anomalien 30–34, welche auf dem Solarzellenobjekt 12 ausgebildet sind und in dem Elektrolumineszenzbild 23 erkennbar sind. Eine solche Anomalie 30 verläuft beispielsweise als ein Mikroriss schräg zwischen dem ersten Leiter 25 in der Mitte und dem links dazu angeordneten seitlichen ersten Leiter 26. Ein solcher Mikroriss hat gegebenenfalls noch keine Auswirkung auf die Leitfähigkeit und bewirkt somit keinen momentanen Leistungsverlust, wie aus dem Elektrolumineszenzbild mit beidseitig davon im Wesentlichen gleicher Färbung bzw. Grauintensität erkennbar ist. Eine weitere Anomalie 31 ist ebenfalls als ein Riss ausgebildet, wobei diese Anomalie bereits Auswirkungen auf die Leitfähigkeit der zweiten Leiter 28 hin zu dem jeweils nächstgelegenen ersten Leiter 25 hat. Dies ist erkennbar daran, dass dunklere Grautöne von der Anomalie 31 streifenförmig in Richtung des weiter entfernten seitlichen Leiters 26 führen. Eine weitere Anomalie 32 ist durch eine eher punktuelle Störung ausgebildet und an einem dunkleren Abschnitt im Elektrolumineszenzbild 23 hin zu dem mittleren der ersten Leiter 25 erkennbar. Noch eine weitere Anomalie 33 verursacht einen Abbruch bzw. eine Trennung der zweiten Leiter 28 in Richtung des Randes, also in einer Richtung, in welcher die beiden Leiter nicht mehr an einem ersten Leiter angeschlossen sind. Noch eine weitere Anomalie 34 befindet sich im Übergangsbereich zwischen den zweiten Leitern und einem ersten Leiter 26 und ist an einer geringen Änderung der Grautönung erkennbar.
4 zeigt die anhand 3 erkennbaren Merkmale und gibt die genannten Anomalien 30–34 sowie schematisch einen Teil der dadurch bedingten Änderungen des Elektrolumineszenzbildes 23 wieder.
5 zeigt einen Ausschnitt der in 4 skizzierten Situation. Zusätzlich zu den Anomalien 30–33 sind zwei Bereiche 35 skizziert, welche durch entsprechende Anomalien 30, 31 beeinflusst werden. Diese Bereiche sind beispielsweise durch Helligkeitsunterschiede in dem Elektrolumineszenzbild 23 erkennbar und als solche durch einen Algorithmus der Verarbeitungseinrichtung 15 erfasst und gekennzeichnet worden.
6 zeigt die Darstellung auf der Ausgabeeinrichtung 20 nach einem weiteren Verarbeitungsschritt, bei dem durch die Verarbeitungseinrichtung 15 Bereiche 40, 41 gekennzeichnet werden, bei denen ein Leistungsverlust oder Leistungsausfall im Istzustand des Moduls festzustellen sind. Bei den ersten beiden Bereichen 40 neben den als Riss bzw. Mikroriss ausgebildeten Anomalien 30, 31 handelt es sich um Bereiche, bei denen eine Leistungsreduzierung festzustellen ist. Aus diesen Bereichen kann über die entsprechenden zweiten Leiter 28 noch Strom zu einem entfernteren ersten Leiter 26 fließen. Diese Bereiche 40 sind daher auf der Abbildung durch einen Grauwert oder eine feine Punktierung gekennzeichnet. Weitere Bereiche 41 führen aufgrund einer fehlenden Verbindung der entsprechend benachbarten zweiten Leiter 28 zu einem ersten Leiter 25, 26 zu einem ungünstigenfalls vollständigen Leistungsverlust und sind daher beispielsweise in einem dunkleren Farbton oder Schwarz gekennzeichnet. Die unterschiedliche Kennzeichnung durch beispielsweise Grautöne oder Schwarztöne in der Abbildung wird insbesondere durch eine Bestimmung von Stromrichtungen und die Lage der Defekte zu den Stromrichtungen bestimmt. Zusätzlich werden Bereiche mit Anomalien in Bereiche ohne Stromfluss und Halb- bzw. Semi-Aktive Bereiche, bei denen noch Verbindungen zu den ersten Leitern 25, 26 bzw. Busbars/Ribbons vorhanden sind, unterschieden.
7 zeigt die Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung nach einem weiteren Verarbeitungsschritt, bei dem durch die Verarbeitungseinrichtung 15 ermittelt wurde, ob als Anomalie 30 Risse vorliegen, welche ganz oder teilweise über ihren Verlauf hinweg aus momentan nicht relevanten Mikrorissen zu relevanten Rissen übergehen können. Solch ein Übergang kann beispielsweise bei der weiteren Verarbeitung einer Solarzelle oder eines Solarmoduls oder durch Alterung entstehen. Ein entsprechender Bereich 42, der durch einen solchen späteren Übergang zu einem aktiven Riss entstehen kann, ist entsprechend zusätzlich zu den in 6 skizzierten Strukturmerkmalen und berechneten Merkmalen dargestellt.
8 zeigt schließlich eine Abbildung des Solarzellenobjekts auf der Ausgabeeinrichtung 20, bei welcher zusätzlich zu der Darstellung aus 7 auch Alterungseffekte berücksichtigt wurden. Dargestellt sind beispielsweise weitere Anomalien 36 in Form von entstehenden Rissen oder Mikrorissen sowie dadurch oder durch bereits zuvor gekennzeichnete Anomalien 32 entstehende Bereiche 43, in welchen ein Leistungsverlust auftreten kann. Bei diesen Strukturelementen handelt es sich um Anomalien 36 und Bereiche 43, welche potentiell relevant werden können, jedoch nicht zwingend relevant werden müssen. Entsprechend wird für diese Bereiche eine andere Wichtung durch Einsatz eines anderen Faktors Fi vorgenommen, als im Fall der zuvor beschriebenen Bereiche. Die obere linke Anomalie ist beispielsweise durch eine berechnete Verlängerung der mittleren oberen Anomalie 30 bestimmbar, wenn davon ausgegangen werden kann, dass diese oder deren Störungseinfluss sich bei Alterung unter dem ersten Leiter 26 hindurch verlängert.
Die durch die Verarbeitungseinrichtung 15 bzw. deren Prozessor 16 verwendeten Faktoren Fi können fest vorgegeben in dem Speicher 17 der Verarbeitungseinrichtung 15 hinterlegt sein und bestimmten durch die Verarbeitungseinrichtung 15 erfassbaren Arten von Anomalien fest zugeordnet sein. Beispielsweise kann einem Riss oder Abbruch als Anomalie 33 in einem Randbereich des Moduls ein Faktor Fi zugeordnet sein, welcher den entsprechenden Bereich 41 als Totalverlust bewertet. Anomalien 30, wie Risse in einem Bereich zwischen zwei ersten Leitern 25, 26, können hingegen mit einem Faktor Fi bewertet werden, welcher nur eine geringere Leistungsreduzierung berücksichtigt, da eine Ableitung von Strom zumindest noch über einen entfernt angeordneten ersten Leiter 26 ermöglicht wird. Insbesondere können bei der Verarbeitung des Elektrolumineszenzbildes 23 auch Übergänge von Grauwerten zu intensiveren oder schwächeren Grauwerten berücksichtigt und ausgewertet werden. So kann ein Bereich in Unterbereiche untergliedert werden, welchen jeweils ein eigener Faktor zugeordnet wird, welcher verschieden zu den Faktoren der benachbarten Unterbereiche ist. Alternativ kann auch für den übergeordneten Bereich ein Faktor mit einem Mittelwert solcher untergeordneter Faktoren eingesetzt werden. Unterbereiche können beispielsweise dadurch abgegrenzt werden, dass jeweils Grenzen in Bereichen gleicher Graustufe gezogen werden.
Insbesondere können alle durch Softwarealgorithmen auf einem Solarzellenobjekt 12, z.B. einem Solarzellenmodul ermittelten und insbesondere zuvor in Fehler-Klassen kategorisierten Fehler aufgrund von Anomalien 30–34, 36 können mit in die Bestimmung der durch eine Unterbrechung oder Störung des Stromflusses verursachten inaktiven Bereiche bzw. Zellfläche einbezogen werden. Unter Fehler-Klassen ist hierbei die Einteilung verschiedener Anomalien 30–34, 36 bzw. Fehler nach Entstehungsursache und Erscheinungsbild im Elektrolumineszenzbild 23 zu verstehen, wie Gridfinger-Unterbrechungen, aktive Risse, die bereits Dunkelstellen verursachen, inaktive Risse, die noch keinerlei Auswirkungen auf den Stromfluss in der Zelle haben, Lötfehler an den Busbars, Dunkelstellen, die durch Ausbrüche entstanden sind, Veränderung von Widerständen und Kontaktpunkten usw.
Dazu werden Anomalien 30–34, 36 bzw. Defekte bevorzugt in Klassen eingeteilt, die eine ähnliche Auswertung ermöglichen. Dies sind beispielsweise für eine Klasse linienartige Defekte wie Risse, aktive Risse oder Kratzer. Bei diesen kann eine Auswertung nach Position, Lage, Orientierung, Verlauf und der daraus bestimmten abgetrennten Zell-Fläche durchgeführt werden. Eine weitere Klasse sind z.B. punktuelle Defekte, wie sogenannte Hot Spots (heiße Stellen), sogenannte Shunts (kleine lokale Widerstandsbereiche) oder Randbeschichtungsfehler, deren Auswertung nach deren Position im Elektrolumineszenzbild 23 bzw. auf dem Solarzellenobjekt 23 durchgeführt wird. Eine weitere Klasse besteht z.B. aus flächenförmigen Fehlern, wie z.B. Lötfehlern, die zu Abbrüchen unter der Busbar führen, Beschichtungsfehlern auf der Zellfläche oder Lötpaste neben den Lötbändern. Eine Auswertung wird dafür insbesondere nach einer Intensität des im Elektrolumineszenzbild 23 erfassbaren Grauwertes des betroffenen Bereiches 35 durchgeführt. Noch eine Klasse umfasst z.B. systematische Fehler, wie z.B. Gridfinger-Unterbrechungen durch Siebdruck, welche nahezu keine Alterungseffekte verursachen, oder ein versetztes Lötband. Dafür wird durch den Algorithmus z.B. eine Detektion und allgemeine Einschätzung durchgeführt.
Das Verfahren ermöglicht es den Einfluss auf die Vorhersage für die inaktive Zellfläche für jede einzelne Fehler-Klasse bevorzugt separat in Prozentwerten zu parametrieren, welche als Leistungsverlustfaktoren angegeben werden können. So wird beispielsweise bei einer Eingabe durch einen Anwender bzw. einer automatisierten Zuordnung des Wertes 0% als Faktor für die Wichtung die entsprechende Fehlerklasse bei der Vorhersage ignoriert. Bei der Angabe von 100% wird hingegen die von dem Fehler betroffene Zellfläche als vollständig inaktiv bewertet, was für Bereiche, bei denen der Stromfluss vollständig unterbrochen wurde, anzuwenden ist. Auch Werte von über 100% können angegeben werden, z.B. falls der Fehler über seine eigentliche Größe hinaus zu Leistungsverlusten in dem Modul führen wird. Bei der Anwendung der Leistungsverlustfaktoren kann insbesondere nach Ursprung, Lage, Orientierung und Signifikanz der einzelnen Fehlertypen bzw. Anomalien 30–34, 36 unterschieden werden. Z.B. können beidseitige Abbrüche von Bruchbereichen mit leitenden Verbindungen getrennt bewertet werden.
Bevorzugt lassen sich mit dem Verfahren drei verschiedene Zustände von Solarzellobjekten 12, insbesondere Solarmodulen analysieren:
Ein erster solcher Zustand ist ein Istzustand während der Messung bzw. Aufnahme des Elektrolumineszenzbildes 23. Bereits detektierbare Widerstandsverändungen werden hinsichtlich ihres Leistungsverlustes bewertet. Widerstandserhöhungen resultieren in dunklen Bereichen auf Elektrolumineszenzbildern 23 und Widerstandssenkungen in helleren Bereichen.
Ein zweiter solcher Zustand berücksichtigt eine Alterung mit der Annahme, dass Mikrorisse zu aktiven Rissen mit Leistungsverlust werden. Zusätzlich werden angenommene Widerstandveränderung von Zellenbereichen bewertet, die im Istzustand keine Helligkeitsänderung zeigen.
Ein dritter solcher Zustand berücksichtigt eine verschärfte Alterung mit der Annahme, dass die Risse und Gridfinger-Fehler sich durch Umweltbelastungen oder Temperaturschwankungen ausdehnen.
Insbesondere lässt sich die Vorhersage vom Benutzer frei parametrieren und den jeweiligen Qualitätsrichtlinien anpassen. Je nach der Charakteristik der eingesetzten Solarzellen und den späteren Umwelteinflüssen, denen das Solarmodul im Laufe seines Lebenszyklus ausgesetzt sein wird, kann der Benutzer dafür ein prozentuales Wachstum, insbesondere getrennt für jede Fehler-Klasse, in Form eines Prozentwertes oder Längenmaßes vorgeben. Beispielsweise kann mittels der Eingabeeinrichtung 18 eine Anpassung der Faktoren Fi vorgenommen werden, welche zur Wichtung der einzelnen den Fehler-Klassen zugeordneten Bereiche verwendet werden. Auch können anstelle einer Anpassung der Faktoren Fi z.B. zusätzliche Korrekturfaktoren vorgesehen werden, welche von einem Programm der Verarbeitungseinrichtung 15 zusammen mit den Faktoren Fi oder alternativ dazu verwendet werden. Die Größe der bestimmten inaktiven Zellfläche oder alternativ aktiven Zellfäche, wird bevorzugt in Prozent der gesamten Fläche der Zelle ausgegeben.
Bezugszeichenliste

10: Anordnung
11: Halterung
12: Solarzellenobjekt
13: Messeinrichtung
14: Leitung
15: Verarbeitungseinrichtung
16: Prozessor
17: Speicher
18: Eingabeeinrichtung
19: Leitung
20: Ausgabeeinrichtung, insbesondere Anzeigeeinrichtung
21: Leitung
22: Leitung
23: Elektrolumineszenzbild
25: erste Leiter (sogenannte Busbars oder Ribbons)
26: seitliche erste Leiter
27: zweite Leiter (sogenannte Gridfinger)
28: seitliche zweite Leiter
30–34: Anomalien
35: Bereich, durch Anomalie beeinflusst
36: Anomalie, potentiell durch Alterungseffekt entstehend
40–43: Bereich, durch Anomalie beeinflusst/beeinflussbar
a: ausgegebene Daten
d: erfasste Daten des Elektrolumineszenzbildes
Fi: Faktoren zum Wichten
p: eingegebene Parameter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„THE LINK BETWEEN MECHANICAL STRESS INDUCED BY SOLDERING AND MICRO DAMAGES IN SILICON SOLAR CELLS“, J. Wendt, M. Träger, M. Mette, A. Pfennig, B. Jäckel, Q-Cells SE, Sonnenallee 17–21, D-06766 Bitterfeld-Wolfen OT Thalheim, Germany [0006]

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt (12), das aus zumindest einer Solarzelle, zumindest einem Solarzellen-Strang und/oder einem Solarzellenmodul besteht, wobei – an dem Solarzellenobjekt (12) zumindest ein Bereich (40–43) bestimmt wird, der zumindest eine Anomalie (30–35) einer Struktur des Solarzellenobjekts (12) aufweist, – wobei die Anomalie (30–34) zu einem solchen Leistungsverlust führt oder in Zukunft führen kann und – wobei der zumindest eine Bereich (40–43) entsprechend einer Art der Anomalie (30–35) oder einer Lage der Anomalie (30–35) an dem Solarzellenobjekt (12) bestimmt und gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Verlauf der zumindest einen Anomalie bestimmt wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem als die Lage eine ortsaufgelöste Position des zumindest einen Bereichs der Anomalie bestimmt wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Art und/oder Lage und/oder Orientierung des zumindest einen Bereichs oder der Anomalien (30) relativ zu Stromflussrichtungen an oder auf einem Solarzellenobjekt bestimmt wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem der zumindest eine Bereich oder die zumindest eine Anomalie nach ihrer Relevanz für einen Stromfluss innerhalb der Solarzelle gewichtet wird, insbesondere mit einem empirisch ermittelten Faktor gewichtet wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem der zumindest eine Bereich, welcher einen Übergangsbereich mit verändertem Widerstand derart aufweist, dass der Stromfluss in diesem Bereich gestört wird, ortsaufgelöst mit einbezogen wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem zum Gewichten ein Faktor (Fi) verwendet wird, wobei der Faktor abhängig von dem zumindest einen Bereich und/oder der zumindest einen Anomalie (30–34) an dem Solarzellenobjekt ist.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem zum Wichten ein Faktor (Fi) verwendet wird, wobei der Faktor abhängig von einer Art des zumindest einen Bereichs und/oder der zumindest einen Anomalie (30–34) ist.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem zum Bestimmen des zumindest einen Bereichs (40–43) oder der Anomalie ein Elektrolumineszenzbild des Solarzellenobjekts erzeugt und ausgewertet wird, wobei Helligkeitsintensitäten und Helligkeitsverläufe bestimmt werden.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem zumindest zwei solcher Bereiche erfasst werden und überlappende defekte Bereiche nur mit einem höchsten diesen zugrunde zu legendem Leistungsverlustfaktor in eine Gesamtbewertung einfließen.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem eine Berechnung der von Leistungsverlust betroffenen Bereiche, insbesondere Flächen in Prozent einer aktiven Solarzellenfläche angegeben wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem eine Annahme über ein Wachstum einer Anomalie automatisiert getroffen wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem eine tatsächlich aktive Zellenfläche als zugrunde liegende Basis verwendet wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem zumindest eine Ausgleichsgerade und/oder zumindest eine Hauptbruchrichtung zugrunde gelegt wird, um eine weitere Ausdehnung von Anomalien (30, 36) zu berechnen.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem eine weitere Ausdehnung von zumindest einer Anomalie (30, 36) unter Leitern, Kontakten oder Kontaktpunkten (26–28) hindurch bestimmt oder geschätzt wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem bei abhängig von einer Winkeldifferenz zwischen Stromflussrichtung und Orientierung der Anomalie (30, 36) eine durch die Anomalie (30, 36) betroffene Fläche eines solchen Bereichs bestimmt und/oder gewichtet, insbesondere bewertet wird.
Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem eine Dichte und/oder Intensität insbesondere kristalliner Strukturen, insbesondere Korngrenzen, in die Bestimmung, insbesondere in eine Vorhersage einer/der weiteren Ausdehnung von zumindest einer Anomalie (30, 36) mit einbezogen wird.
Anordnung (10) – insbesondere Vorrichtung – zum Bestimmen eines Leistungsverlustes an zumindest einem Solarzellenobjekt (12), das aus zumindest einer Solarzelle, zumindest einem Solarzellen-Strang und/oder einem Solarzellenmodul besteht, aufweisend – eine Messeinrichtung (13), die zum Erfassen von Daten (d) eines Elektrolumineszenzbildes (23) zumindest eines solchen Solarzellenobjekts ausgebildet oder eingerichtet ist, und – einen Prozessor (16), der programmiert und/oder eingerichtet ist zum Durchführen eines Verfahrens nach einem vorstehenden Anspruch auf Basis der erfassten Daten (d).