Wenn Solarmodulen das Licht ausgeht

Milliarden entgehen der Solarbranche jährlich, weil Module verschmutzen. Klemens Ilse vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) sucht nach Lösungen.

VDI: Die International Energy Agency erwartet, dass die weltweit installierte PV-Leistung in diesem Jahr die Windkraft überholen wird. Gefährden die Verschmutzungen von Solarmodulen diese Prognose?

Ilse: Verschmutzungen haben erhebliche Auswirkungen auf die Effizienz von Photovoltaik-Anlagen. Zu solchen Ablagerungen von Verunreinigungen auf Solarmodulen zählen etwa Mineralstaub, Vogelkot, Moose und Pilze, Pollen, Motorabgase oder landwirtschaftliche sowie Industrieemissionen. Dieses als „Soiling“ bezeichnete Phänomen kann eine drastische Reduzierung der Stromerzeugung und damit der vom Betreiber kalkulierten Erträge zur Folge haben.

Wie gehen Sie das Problem in Ihrer Forschung an?

Am Fraunhofer CSP haben wir ein Verfahren entwickelt, mit dem sich dieses Verschmutzungsverhalten im Labor simulieren lässt. Zugleich lassen sich die Ertragsverluste durch solche Experimente quantifizieren. Demnach reduziert Soiling die derzeitige weltweite Solarstromproduktion um mindestens 3 % bis 4 %, was einem Umsatzverlust von 3 Mrd. € bis 5 Mrd. € jährlich entspricht.

Regen kann effektiv reinigen

Was ist der größte Verschmutzungsfaktor?

Die Staubkonzentration in der Luft ist der wichtigste Einflussfaktor für Verschmutzungen, zusammen mit Regenhäufigkeit, da Regen verschmutzte Module sehr effektiv reinigen kann. Eine prominente Rolle spielen die relative Luftfeuchtigkeit und Tau. Beide erhöhen die Staubhaftung auf Oberflächen erheblich: Die Partikel können regelrecht mit der Oberfläche verkleben.

Gibt es Ansätze für eine Lösung des Soilingproblems?

Es gibt mehrere Ansätze. Verschmutzte Module werden in erster Linie mechanisch gereinigt, etwa durch Abwischen oder Abkehren. Durch Kratzen oder Abrieb können jedoch die typischen Antireflexbeschichtungen von Solarmodulen beschädigt werden. Weitere mögliche Folgen sind Korrosion oder thermische Schocks, weil es beim Aufeinandertreffen der heißen Module mit kaltem Wasser zum Bruch von Solarzellen oder Abdeckungsgläsern kommen kann.

Was wäre die bessere Lösung?

Optimierte Oberflächen der Module, die dafür sorgen, dass Staub und Sand erst gar nicht anhaften können und natürliche Reinigungsmechanismen wie Wind und Regen besser wirken. In einzelnen Studien konnte damit der Soilingeffekt um mehr als 80 % verringert werden.