Schneckenspuren (Snailtrails)

Eine unserer Hauptbeschäftigungen ist das Aufspüren von Fehlern oder Auffälligkeiten an Solarstromanlagen. Ich möchte daher heute mal eine Artikelreihe hier im Blog starten, die sich mit Dingen beschäftigt, die einem bei einer Sichtprüfung an einer Solarstromanlage so begegnen können. Ein Phänomen, dass in der letzten Zeit verstärkt beobachtet wurde, sind optische Veränderungen der aufgedruckten Leiterbahnen auf der Vorderseite von kristallinen Zellen. Diese sogenannten Schneckenspuren sollen hier einmal gezeigt und beschrieben werden.

Die Kontakte auf der Frontseite der Solarzellen werden im Siebdruckverfahren hergestellt in dem eine Silberpaste auf die Vorderseite aufgedruckt wird.

Scheckenspuren Photovoltaik: Das Bild zeigt Snailtrails auf einer monokristallinen Solarzelle

Durch einen thermischen Verfahrensschritt werden diese Silberleiterbahnen anschließend durch die Isolierende Passivierungsschicht auf der Vorderseite der Zellen hindurch gebrannt um schließlich einen leitfähigen Kontakt zu der Zelle herzustellen. Dass das nicht immer 100%ig gelingt wird noch einmal im Zusammenhang mit Elektrolumineszenzuntersuchungen thematisiert, wo man sogenannte Siebdruckfehler deutlich erkennen kann. Hier geht es zunächst einmal um die optische Verfärbung der silbernen Leiterbahnen, die sich wie eine Spur über die Zelloberfläche ziehen. Schneckenspuren Photovoltaik: Dieses Bild zeigt Schneckenspuren auf einer Solarzelle (snailtrails)Da dieses Phänomen häufiger beobachtet wurde hat man bereits zahlreiche Untersuchungen dazu angestellt und ihm auch einen Namen gegeben: “Schneckenspuren”. Die Untersuchungen zu diesem Thema sind Stand heute (Anfang 2013) noch in vollem Gange. Fest steht jedoch bereits, dass es sich um eine Korrosionserscheinung an den Silberkontakten handelt, die immer dann auftritt, wenn an der Zelle ein Mikrohaarriss vorliegt. Die Schneckenspuren treten daher immer zusammen mit Mikrorissen in der Zelle auf. Es gilt allerdings nicht die Regel, dass jeder Mikroriss auch eine Schneckenspur erzeugt. Es scheint also neben dem Riss einer weiteren Zutat zu bedürfen um die optische Auffälligkeit hervorzurufen. Im Moment gehen die Überlegungen dahin, dass es mit einer bestimmten EVA-Folie zusammenhängt, die zur Einbettung der Zellen verwendet wird. Fakt ist jedenfalls, dass Module mit Schneckenspuren nicht zwingend Ertragseinbusen haben müssen, dass aber auf jeden Fall eine Vorschädigung in Form eines Mikrorisses vorliegt. Zu Ertragseinbußen kommt es bei Mikrorissen nur dann, wenn es zu einem partiellen Zellabriss kommt, wenn also ein Teil der Zelle keinen elektrischen Kontakt mehr zum Rest der Zelle hat. Entsprechend der Größe der abgerissenen Zelle kann man dann Rückschlüsse darauf ziehen, wie stark die Leistungseinbuße ist. Wenn man Schneckenspuren auf einem Modul findet, kann man durch eine Elektrolumineszenzuntersuchung feststellen, ob es sich “nur” um einen Mikroriss oder einen partiellen Zellabriss handelt.

Hier geht es zu einem interessanten Folienvortrag des ISFH zum Thema Schneckenspuren

Kommentare

  1. Etwas sollte dem Leser auch klar werden, denn wenn Oxidationseffekte identifiziert wurden, hängt über die Zeit gesehen es sehr stark davon ab, ob die Oxidationssubstanzen an den Abnahmefingern der Zellen den gleichen elektrischen Leitwert beibehalten oder (wahrscheinlicher) nicht. Daneben sollte man sich vergegenwärtigen, dass die Dichtigkeit des Laminats aufgrund der chemischen Reaktionen im Inneren leiden kann. Die momentanen vorliegenden Erkenntnisse, weisen aus meiner Einschätzung deshalb keinen Leistungseinfluss nach, weil einerseits die Ausgangsposition (Referenz nach Fertigung) nicht immer ausreichend genau vorliegt und die Messtoleranzen des Messequipment im gegenwärtigen Feststellungsprozess noch die Leistungsgarantiegrenzen der Hersteller kaschieren.
    Festgestellt wurde bislang auch, dass die Schneckenspuren offensichtlich ein Wachsum über die Zeit aufweisen und da finde ich es besonders spannend, identische (möglichst reale) Generatorfelder über mindestens 36 Monate zu beobachten und messtechnisch zu begleiten. Noch lässt sich die Annahme mit “keine Leistungseinflüsse” halten, wie es in zwei Jahren aussehen wird sollte derjenige, der betroffen ist, genau beobachten, um nicht durchs Warten plötzlich Gesprächspartner und Gewährleistungsgeber zu verlieren.
    Ich möchte die Betreiber mit entsprechenden Modulen nun nicht verunsichern, aber es hilft meines Erachtens beiden Seiten, wenn man sich frühzeitig an die tatsächliche und vollständige Aufklärung der Ursachen und Folgen diese Efektes begibt. Es soll auch Hersteller geben bzw. gegeben haben, die Schneckenspuren als qualitätsrelevantes Kriterium ihrer eigenen Produkte angesehen haben. Eine Maßnahme mag ja auch sein, dass die Zellstrukturen keine Mikrorisse wärend Fertigung, Endkontrolle, Transport und Montage erfahren und somit die “Luft” zur Ausbildung dieses Effektes wesentlich dünner wird.
    Grüße aus dem Feld…

  2. Nun nach dem Bericht des ISH http://www.tuv.com/media/germany/10_industrialservices/pv_workshop_2011/sitzung_10/42_M_Koentges_Von_Mikrorissen_zu_Schneckenspuren.pdf muss man wohl erst mal schauen was denn nun relevant ist? Die Schneckenspur der Mikroriss oder die Verfärbung des Kontaktfingers (Oxidation ?). In dem Bericht wird beschrieben, das der Vernetzungsgrad des EVA keinen Einfluss hat. Da kann ich aber offengesagt nicht so ganz dran glauben. Der Vernetzungsgrad vor der Verarbeitung hat sicher Einfluss auf Schneckenspuren, und das Auftreten von Schneckenspuren kann sicher auch von der Dillatation des Moduls beeinflusst werden, gerade wenn das EVA nicht endvernetzt ist bei der Auslieferung oder nur partiell vernetzt ist. Offensichtlich ist es nicht auszuschliessen, das im Modulverbund Sauerstoff freigesetzt wird (oder Chlor oder Halogene …). Dann kommt es zu Partialdrucken und eben zu Ablösungen, und zwangsläufig auch zur Oxidation. Das das bei Mikrorissen, die nach dem Laminieren auftreten eben auch auftritt ist doch einfach nachzuvollziehen. In Vergangenheit konnten wir Schneckenspuren auch nach einer Überspannung ( Blitzeinschlag in der Nähe und Überspannung über PE) sehen. Die Anlage lief aber die letzten Jahre gut für den Kunden. Da war allerdings zu Gunsten des Kunden eine Kausalität zu einem Ereignis zu dokumentieren.

    Sonnige Grüsse

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