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Die M10 Industries AG und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben das Matrix-Schindelkonzept für die Verbindung von Silicium-Solarzellen und einen neuen Stringer zur Fertigung von Matrix-Schindelmodulen entwickelt. Die im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten »Shirkan«- Projekts gebaute Anlage ordnet die Schindel-Solarzellen versetzt zueinander an, wie Steine in einem Mauerwerk. Das Ergebnis ist eine erhöhte Effizienz, ein homogenes Erscheinungsbild der Module und eine verbesserte Verschattungstoleranz. Erste Prototypen für Matrix-Schindelmodule zeigt das Fraunhofer ISE auf der Intersolar Europe Restart 2021 (6.-8. Oktober, Messe München, Stand A6.370).

In der Schindeltechnologie sind die Solarzellstreifen 100 Prozent bleifrei mit elektrisch leitfähigen Klebstoffen zu Strings verbunden, wobei sie wie Schindeln überlappend angeordnet sind. Die so gefertigten Photovoltaik-Module sind effizienter, da die Ströme der Solarzellenstreifen kleiner als bei Halbzellen-Modulen sind, die Busbars der Solarzellen mit aktiver Zellfläche überdeckt werden und keine Freiräume zwischen den Solarzellen eines Strings bleiben. Das vom Fraunhofer ISE entwickelte Matrix-Schindelkonzept geht noch einen Schritt weiter: Die geschindelten Solarzellen werden zusätzlich versetzt angeordnet. Dies ermöglicht die vollständige, homogene Belegung der gesamten Modulfläche, so dass Matrix-Schindelmodule insgesamt 2 bis 6 Prozent (relativ) effizienter sind als herkömmlich Halbzellenmodule mit Drahtverschaltung.
Darüber hinaus zeichnet sich die Matrix-Schindeltechnologie durch eine sehr hohe Toleranz gegenüber Teilverschattung aus. Der Strom kann durch die Matrix-Anordnung die verschatteten Bereiche umfließen, sodass je nach vorliegender Teilverschattung die doppelte Leistung im Vergleich zu herkömmlichen verschalteten PV-Modulen generiert werden kann. Das Fraunhofer ISE stellte auf der 38th EU PV SEC im September eine Veröffentlichung zu diesen Effekten vor.

Matrix-Schindelmodule integrieren sich optimal in Fassaden

»Matrix-Schindelmodule sind prädestiniert für integrierte Anwendungen, insbesondere in Gebäudefassaden«, sagt Achim Kraft, Gruppenleiter Verbindungstechnologie am Fraunhofer ISE. »Gerade dort kommt es auf maximale Flächenausnutzung, Verschattungstoleranz und eine ansprechende Ästhetik an.« In Kombination mit einer MorphoColor® Farbschicht können die Module in einer Vielzahl an möglichen Farben unauffällig in Wänden »verschwinden« oder architektonische Akzente setzen. Auf der Intersolar Europe Restart 2021 werden die Photovoltaik-Module in grüner und blauer Variante ausgestellt.

Hoher Durchsatz durch ein völlig neues Maschinenkonzept

Die Firma M10 Industries AG hat einen Stringer entwickelt, der die Herstellung von Matrix-Schindelmodulen im industriellen Maßstab ermöglicht. »Durch den Matrix-Ansatz konnten wir ein völlig neues Maschinenkonzept umsetzen, unsere Anlage hat damit einen wesentlich höheren Durchsatz als klassische Schindel-Stringer und steht somit herkömmlichen Stringer im Megawatt-Output in nichts nach«, erklärt Phillipp Zahn, Vorstandsmitglied der M10 Industries AG. Pro Stunde verarbeitet der Matrix-Stringer vollautomatisiert 12.000 Schindelzellen. Die Anlage kann in konventionelle Modul-Fertigungslinien integriert werden und verbindet die Solarzellen komplett bleifrei. Der erste Prototyp wurde nach nur sieben Monaten Entwicklungszeit in Freiburg in Betrieb genommen und steht dort für weitere Tests zur Verfügung.