Mini-Solarmodule auf der electronica
Hoher Energieertrag und lange Lebensdauer
Als optimale Energiequelle für autarke Kleinelektroniken finden Mini-Solarmodule Anwendung in den Bereichen Batterieladung, IoT, Automatisierung, Sensoren, GPS oder Marine. Ihr großer Vorteil: eine stetige Energieverfügbarkeit – ob im Außenbereich mit Sonnenlicht oder im Innenbereich mit Kunstlicht.
Hersteller und Händler für Mini-Solarmodule gibt es viele, doch oftmals ist die Produktqualität für eine verlässliche Anwendung nicht ausreichend. Neben der Grundproblematik, dass die Anbieter die Produkteigenschaften im echten Einsatz nicht spezifizieren wollen, gibt es drei Hauptprobleme, an denen die Erwartungen an miniaturisierte Solarmodule scheitern: realer Energieertrag, kurze Lebensdauer, inkonsistente Qualität.
Realer Energieertrag: Die elektrische Leistung eines Solarmodules wird gewöhnlich unter standardisierten Testkonditionen STC gemessen (Einstrahlung 1.000 W/m², Temperatur 25°C, Lichtspektrum AM 1.5). Allerdings haben die meisten Hersteller für Mini-Solarmodule dafür gar keine qualifizierten Prüfgeräte. Gleichzeitig stellen die STC eher Laborbedingungen dar, also eine Lichteinstrahlung mit voller Sonne und optimaler Modulausrichtung. Die realen Einsatzbedingungen für autarke Elektroniken sind aber ganz anders oder in der Anwendung nicht beeinflussbar: Installation ohne optimale Sonnenorientierung, Verdunklung durch Schatten oder starke Kälte- und Wärmeunterschiede. Im Ergebnis liegen die tatsächlichen Energieerträge damit oftmals weit unter den Erwartungen oder sind nicht kompatibel mit der Ladeelektronik.
Kurze Lebensdauer: Die meisten miniaturisierten Solarmodule sind für kurzlebige Konsumgüter ausgelegt. Es wird also davon ausgegangen, dass sie nur gelegentlich zum Einsatz kommen und die Anwender keine großen Ansprüche an Qualität oder Gewährleistung stellen. Das Ziel sind möglichst geringe Herstellkosten, was wiederum einhergeht mit minimalen Anforderungen an Rohmaterialien und Fertigungsprozesse. Die Folge sind Einsatz von qualitativ minderwertigen Solarzellen wie Bruchzellen oder elektrisch schlechten Zellen, Verkapselungsmaterialien wie Epoxidgießharz oder Billigfolien. Die Lebensdauer liegt somit maximal bei wenigen Jahren, denn UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen lassen das Verkapselungsmaterial altern, spröden und delaminieren. Das führt zu Leistungsdegradation bis hin zum Totalausfall. Zwar gibt es für Solarmodule Prüfstandards für Qualität und Langlebigkeit wie beispielsweise die IEC 61215, doch haben viele Anwender nicht die Möglichkeit, diese aufwändigen Tests selbst umzusetzen. Zudem beinhaltet die IEC 61215 zu wenig Alterungsprüfungen für Kunststoffe, wie sie oftmals für Mini-Solarmodule eingesetzt werden.
Inkonsistente Qualität: Mini-Solarmodule werden oft von Hand gefertigt, und es herrscht eine unzureichende Qualitätssicherung entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Zudem kommen oft minderwertige Rohmaterialien zum Einsatz beziehungsweise gibt es wechselnde Bezugsquellen. All das sorgt für stark schwankende Produktqualitäten, sowohl innerhalb einer Produktionscharge als auch im Laufe einer Lieferbeziehung. Der Anwender hat zumeist keine Möglichkeit, die Produkteigenschaften ausreichend gegenzuprüfen. Qualitätspflichten und Garantieansprüche sind kaum einzufordern, da insbesondere Anbieter aus Übersee oft noch junge Unternehmen sind oder gar nicht langfristig bestehen. Sind minderwertige Produkte einmal verbaut, so wird ein Austausch im Feld teuer.
Genannte Probleme vermeiden...
..., das wollen eigenen Angaben zufolge der langjährig am Markt tätige Solarmodulhersteller BySol-Lite aus Hongkong und sein europäisches Partnerunternehmen Budasol aus Ungarn, die professionelle, kundenspezifische Mini-Solarmodule in Industriequalität anbieten. Das Produktportfolio umfasst kleine, maßgeschneiderte Solarmodule für den Innen- und Außenbereich von µW bis rund 50 Wp. Auf der electronica in München stellen die beiden Unternehmen ihre Produkte in Halle A4 an Stand 510 aus.
Die Fertigung ist nach Unternehmensangaben hochautomatisiert, und auf Qualitätsanforderungen und -sicherung über die gesamte Wertschöpfung wird sehr großer Wert gelegt. Die Qualität jeder Produktionscharge wird dazu kontinuierlich im hauseigenen Testlabor für Material- und Klimaprüfungen sichergestellt.
Alle Bauvarianten müssen laut BySol-Lite die Qualitätsprüfung für Mini-Solarmodule nach IEC 61215 bestehen, ebenso wie den UV-/Feuchte-Test für Kunststoffe nach ISO 4892 für 2.000 Stunden. Im Zusammenspiel soll das eine dauerhaft verlässliche Produktqualität und Lebensdauer ergeben.
Für autarke Elektroniken weiter relevante Prüfungen wie beispielsweise Temperaturschock IEC 60068, mechanische Schlagfestigkeit IEC 62262 oder Salzwasserbeständigkeit IEC 61701 sind individuell umsetzbar. Die Umwelt- und Sicherheitsstandards wie IEC 61730, CE, RoHS und REACH werden erfüllt. Darüber hinaus werden alle Solarmodule elektrisch nicht nur unter den Standardtestkonditionen STC vermessen, sondern auch unter beliebigen kundenspezifischen Einstrahlungswerten, wie sehr schwachem Licht ab 1/100 des Sonnenlichts oder Kunstlicht. Damit sollen Mindestenergieerträge bestmöglich gewährleistet werden.
Ebenfalls von Vorteil sind nach Angaben des Herstellers die Produkte mit hocheffizienten Monozellen in einer Verkapselung in hochtransparentem Urethan. Die integrierte Bauweise sorgt für eine hohe elektrische Effizienz, und die Module sich sehr leicht in Produktsysteme integrieren lassen. Mit dem erfolgreichen Bestehen bis zu dem zehnfachen der IEC-61215-Prüfungen erfüllen Urethane-Module hohe Industriestandards unter rauen Einsatzbedingungen.
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