Thema: Optimierung der Verschaltung von Silizium-Solarzellen hinsichtlich thermischer Spannungen in PV-aktivierten Aluminium-Fassadenelementen

Hintergrund: Klimaneutralität bis 2045 kann nur erreicht werden, wenn eine weitreichende Umstellung auf Elektrizität aus erneuerbaren Energien wie z.B. Photovoltaik (PV) umgesetzt wird. Um Flächenkonflikte zu vermeiden, ist es günstig, dafür bereits anderweitig genutzte Flächen zu verwenden. Riesige Fassadenflächen stehen dafür zur Verfügung und die gewonnene Energie kann direkt im Gebäude verbraucht werden. Durch die Orientierung der Gebäudefassaden in unterschiedliche Himmelsrichtungen ist der Energieertrag sogar relativ ausgeglichen über den Tag und über das Jahr. Deshalb hat gebäudeintegrierte PV ein großes Potential zur Treibhausgasneutralität im Energiesektor beizutragen. In diesem Projekt wird an der PV-Aktivierung von Aluminium-Fassadenelementen, wie sie an vielen gewerblich und öffentlich genutzten Gebäuden zu finden sind, gearbeitet. Eine Herausforderung ist dabei die relativ große thermische Ausdehnung von Aluminium, die mechanische Spannungen in die PV-Module einbringt, wenn man Aluminium-Fassadenelemente als Rückseite von PV-Modulen verwendet. Diese mechanischen Spannungen führen dazu, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den Silizium-Solarzellen im Modul nach wiederholten Temperaturwechseln brechen und die Modulleistung schnell abnimmt. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, soll die Verschaltung der Solarzellen durch eine Zugentlastung angepasst werden. Es soll evaluiert werden, wo die Schwachstellen in den Verbinderdrähten und in den Zugentlastungen liegen, um ableiten zu können, wie die Zugentlastungen geformt sein müssen, um Ermüdungsbrüchen möglichst lange vorzubeugen. Zudem soll der Vorteil der Zugentlastungen in der Modullebensdauer quantifiziert und durch Variation der Form der Zugentlastung optimiert werden.

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