Korrosion an Solarmodulen. Hochwertige Photovoltaikmodule namhafter Hersteller halten mindestens 25 Jahre zuverlässig. Module weniger bekannter Hersteller fallen hingegen oft schnell aus. Ursache hierfür ist in der Regel Korrosion an den Solarzellen.
Es herrscht die weitverbreitete Annahme, dass Rostbildung ein ausschließliches Phänomen bei Eisenmetallen ist. In der Praxis trifft dies jedoch nicht zu, da die Integrität der leitfähigen Pfade nicht nur oxidativ, sondern auch elektrochemisch bedingt sein kann.
Korrosion an Solarmodulen – Ursachen.
Das Hauptproblem bei allen SES-Systemen besteht darin, dass die Module im Freien angebracht werden müssen. Aus diesem Grund sind die Paneele und Befestigungselemente selbst ständig negativen Umwelteinflüssen ausgesetzt.
Schon der geringste Riss im Siegel führt dazu, dass Feuchtigkeit in die Leiterbahnen eindringt. Metall und Wasser bilden ein klassisches galvanisches Element, was zur Folge hat, dass:
- Die Feuchtigkeit beginnt, als Elektrolyt zu wirken;
- benachbarte Metalle unterschiedlicher Art bilden ein Kathoden-Anoden-Paar;
das elektrolytisch weniger stabile Metall beginnt, Elektronen abzugeben und zersetzt sich; - leitfähige Sammelschienen oder Befestigungselemente werden funktionsunfähig.
Wie man Korrosion an Solarmodulen vermeidet.
Um ein solches Szenario zu vermeiden, wenden die Hersteller folgende Techniken an:
- Vermeiden Sie die Kombination von Metallen mit signifikanten Unterschieden in ihren elektrochemischen Potenzialen, z. B. Aluminium und Kupfer.
- Ist die Verwendung nur eines Materials nicht möglich (z. B. beim Schweißen oder bei Gewindeverbindungen), werden die hinsichtlich dieses Parameters nächstliegenden Materialpaare ausgewählt. Dadurch wird das Risiko einer galvanischen Reaktion minimiert.
- Es werden Konstruktionslösungen entwickelt, die den Einsatz von Isolierdichtungen an den risikoreichsten Stellen ermöglichen.
- Um das Eindringen von Feuchtigkeit in das Metall zu verhindern, werden die Oberflächen mit wasserfesten Farben gestrichen.
- Als letztes Verfahren kommt das Verchromen oder Verzinken von Stahl und das Anodisieren von Aluminium zum Einsatz.
Vorteile verschiedener Korrosionsschutzbeschichtungen für Solarmodule.
1. Anstrich ist die einfachste und effektivste Schutzmethode. Er ist kostengünstig und kann vom Betreiber der Solaranlage selbst durchgeführt werden. Es genügt, die Lackschicht auf den exponierten Oberflächen regelmäßig zu erneuern. Die so vor Feuchtigkeit geschützten Metallkonstruktionen überstehen die Photovoltaikmodule über lange Zeit. Materialabhängige Anwendungsbeschränkungen bestehen nicht. Die empfohlene Schichtdicke beträgt mindestens 1,5–2,0 mm.
2. Anodische Oxidation. Sie dient als Korrosionsschutzmittel für das elektrochemisch instabilste Element, Aluminium. Um zu verhindern, dass das Metall selbst zur Elektronen emittierenden Anode wird, übernimmt eine Oberflächenoxidschicht diese Funktion. Das Verfahren ist zuverlässig und ausreichend langlebig.
3. Verzinken. Die häufige Verwendung von Zink zum Korrosionsschutz von Solarmodulen erklärt sich dadurch, dass es das niedrigste Element in der elektrochemischen Spannungsreihe darstellt. Feuchtigkeit ist zwar schädlich für dieses Metall, beeinträchtigt aber nicht die darunterliegende Schicht. Das Verfahren gilt aufgrund seiner Vielseitigkeit, Zuverlässigkeit und der einfachen, kostengünstigen Erneuerung des Schutzes durch Kaltverzinken als ideal. Die Zinkschichtdicke beträgt in gemäßigten Klimazonen ca. 0,75–0,85 mm und in Regionen mit hoher Luftfeuchtigkeit und/oder aggressiven Substanzen 1,0–1,2 mm.
4. Dichtungen aus Gummi und Polymeren. Nichtmetallische Dichtungen werden erfolgreich eingesetzt, um Korrosion in Solarmodulen zu verhindern. Sie kommen am häufigsten an den Befestigungspunkten der Schrauben zum Einsatz.
Die Dichtung aus Gummi oder Polymer hat den Vorteil, dass sie zwei Schutzfunktionen gleichzeitig erfüllt:
- Sie gewährleistet vollständige Wasserdichtigkeit;
- sie beeinträchtigt dank ihrer hohen Elastizität die Integrität der Fuge nicht.
5. Weitere Technologien zum Korrosionsschutz. Die derzeit gängigste Technologie zur Korrosionsvermeidung bei Solarmodulen sind rahmenlose Module. Sie beseitigen die größte Schwachstelle der Module vollständig – nämlich die Verbindungsstelle zwischen dem aktiven Teil des Moduls und dem Rahmen.
This technology is widely used:
Bei fast allen Modulen der zweiten Generation, die auf Seltenerdmetallen basieren;
- bei 100 % der Batterien der dritten Generation, bei denen es sich um flexible Folien handelt, die mit einem 3D-Drucker gedruckt und mit einem transparenten Polymer gefüllt werden.