SunPower RLC Training - SISTECH · 2014. 1. 17. · Maxeon-Zellen Gen 2. bis einschl. Juni 2012. SunPower betreibt 800MW herkömmlicher ... Leistungsverteilung Produktion E20 Serie

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März 2013

SunPower RLC Training

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SunPower® Solarmodule Zuverlässigkeit, Leistung, Wirkungsgrad

3

SunPower Solarmodule sind anders. SunPower Solarmodule sind besser.

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Herkömmliches Modul (gleiches Maß ) SunPower Modul mit MaxeonTM - Zelle

Vorderseite Rückseite

Keine Leiter

Kupfer-beschichtet

Vorderseite

Rückseite

Rückseite

345W

Dünne Leiter aus

Metallpaste

Vollflächig mit Metallpaste beschichtet

240W

• Die MaxeonTM Zelle hat ein grundlegend anderen Aufbau als herkömmlichen Solarzellen: Sie besitzt eine solide Kupferbasis

• Zellen mit Kupferschicht sind zwar teurer als herkömmliche Solarzellen, dies zahlt sich aber durch die dauerhafte Beständigkeit und die höhere Leistung aus.

Das Herzstück der SunPower Moduls: Die MaxeonTM Solarzelle

• SunPower ist weltweit der einzige Hersteller, der Zellen mit Kupferschicht baut – alle konventionellen Zellen werden mit Metallpaste beschichtet – Der Vorgang ähnelt dem Siebdruckverfahren zum Bedrucken von T-Shirts

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Herkömmliche Solarzellen (Vorderseite) MaxeonTM Solarzelle (Rückseite)

MaxeonTM Solarzellen verglichen mit herkömmlichen Zellen

1. Dicke Kuperschicht (verzinnt) ist sehr korrosionsbeständig.

2. Keine Lötverbindung entlang der Längsachse der Zelle

3. Die Zellverbinder mit einer Kupferschiene stellt eine robuste Kupfer-auf-Kupfer Lötverbindung dar, zugentlastet und doppelt redundant.

4. Solide Kupferschicht auf der Zellrückseite erhält Energie-produktion aufrecht auch bei Bruch der Siliziumzelle.

1. Äußerst dünne Siebdruckleiterbahnen auf der Zellvorderseite sind auf lange Sicht empfindlich gegen Korrosion

2. Hochbelastete Lötverbindungen zwischen langen Kupferleitungsbahnen und Siliziumzelle

• Tagsüber werden die Module sehr warm und das Kupfer dehnt sich aus, nachts zieht sich das Kupfer der abgekühlten Module zusammen. Die Silizium-Zelle dagegen bleibt starr.

• Diese permanente mechanische Belastung führt im Laufe der Zeit zu Rissen an Zelle und Lötverbindungen.

3. Zellverbindung mit Kupferband nicht einfehlersicher.

4. Die im Siebdruck aufgetragene Metallpaste hält die Siliziumzelle bei Zellbrüchen nicht zusammenn

Starke Kupferschicht

Zugentlastete Kupferschiene verbindet die Zellen untereinander

Dünne Leiterbahnen aus aufgebackener Metallpaste

Aufgelötete Kupferbändchen (verzinnt)

Kupferbändchen verbinden die Zellen untereinander

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Gebrochene herkömmliche Zellen im praktischen Einsatz:

Beschädigt warscheinlich bei der Installation oder durch wiederholte Temperaturveränderung

Beschädigt warscheinlich durch mangelhaften Lötvorgang und wiederholte Temperaturveränderung

Schw

arz

= ke

ine

Ener

giee

rzeu

gung

Die Leiterbahnen der linken Seite sind gebrochen.

Herkömmliche Module fallen üblicherweise durch permanente Temperaturschwankungen aus, die im Lauf der Zeit zu Brüchen der Zellen, der Lötstellen und der Leiterbahnen führen

Auch bei einem Zellbruch sind alle Teile des Modules aktiv (keine schwarzen Stellen).

Herkömmliche Module SunPower Modul

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Korrosion

Zell- oder Leiterbahnbrüche

Anschlusskabel

Anschlußdose

Delamination Anschlußdose

Überhitzung von Diode, Leitungen, Klemmen

Mechanische Schäden

Defekte Bypass-Dioden

Wohlgemuth, J. “Reliability of PV Systems.” Proceedings of SPIE, Aug, 2008.

Übliche Defekte herkömmlicher Solarmodule

Zell- oder Leiterbahn-brüche 40.7%

Korrosion 45.3%

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Garantieumtausch nach Inbetriebnahme Maxeon Gen. 2

27 Tauschfälle pro Million Module.

Jahr Garantieumtausch Ausgeliefert 2006 — 18,290 2007 — 83,339 2008 6 275,911 2009 28 819,075 2010 77 1,773,540 2011 47 2,372,935

2012-Q2 18 1,138,599 176 6,481,689

Alle Fälle von Modul-Garantieumtausch nach Inbetriebnahme weltweit für alle Module mit Maxeon-Zellen Gen 2. bis einschl. Juni 2012

SunPower betreibt 800MW herkömmlicher Solarsystem durch Firmenübernahmen: PV Anlagenintallateure • 240MW von 20 Herstellern • Durchschnittsalter 7 Jahre • 8,700 Tauschfälle/ Million (fast 1%) Europäischer Hersteller • 550MW, Qualitätshersteller (gute

Zulieferer, automatisierte Fertigung) • Durchschnittsalter 4 Jahre • 1,800 Tauschfälle/ Million

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Robustes Maxeon Design ermöglicht SunPower die besten Garantien der Branche zu bieten

• Durch die Verwendung der Maxeon Solarzellen kann SunPower die zuverlässigsten Module mit einmaligen Garantien anbieten.

9.1 % garantierte Mehrleistung verglichen mit dem Industriestandard

• Garantiert niedrigste Degradationsrate: - 0.4 % pro Jahr

75%

80%

90%

85%

95%

100%

5 10 15 20 25 0

87% INDUSTRIE STANDARD

SUNPOWER

Jahre

5 10 15 20 25 0

STANDARD

Jahre

SUNPOWER

Leistungsgarantie Produktgarantie

11

Beste Garantieleistungen

Abgedeckt1 SunPower Module Andere Module

Kosten für die Demontage mangelhafter Module?

Ja Nein

Transportkosten? Ja Nein

Kosten für die Installation neuer Module? Ja Nein

Garantiedauer 25 Jahre 10 Jahre

SunPower trägt die gesamten Austauschkosten im Garantiefall.

1) Details gemäß Garantiebedingungen

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Herkömmlich SunPower

SunPower behält einen kühlen Kopf • Durch den besseren Modulwirkungsgrad wird mehr Strahlungsleistung in

elektrische Leistung umgewandelt. • Dadurch muss weniger Leistung als Wärme abgeführt werden und das Modul

bleibt kühler : Typischerweise 2-3C auf dem Dach

Sonne 1000W/m² x 1,6m² =1600W

1600W x 20.4% = 330W elektrische Leistung

1600W - 330W 1270W Abwärme

1600W x 15% = 240W elektrische Leistung

1600W - 240W 1360W Abwärme

Herkömmliche Module werden heißer, da sie zusätzliche 90 W Wärme abführen müssen.

Temp

Sonne 1000W/m² x 1,6m² =1600W

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Keine lichtabhängige Degradation (LID) • Das n-dotierte Silizium von SunPower Zellen ist keiner lichtabhängigen

Degradation ausgesetzt und verlieren nicht 1-3% ihrer ursprünglichen Leistung nach dem erstmaligen Kontakt mit UV-Licht wie herkömmliche kristalline Siliziumzellen (die aus p-dotiertem Silizium bestehen)

• BEW/DNV Engineering report: “Verrlässliche LID –Daten der Hersteller sind selten zu finden, aber generell wird ein Verlust von 0.5% bis 3.5% für poly- und 2% bis 5% für monokristallines Silizium als gegeben erachtet”.

1 The only other significant module manufacturer making n-type solar cells is Yingli, used only in their “Panda” modules.

2 Pingel, S., et al., “Initial Degradation of Industrial Silicon Solar Cells in Solar Moduls,” EU PVSEC, Valencia 2010.

Herkömmliche Zellen2

Unterschiedliche Produktionschargen

Leis

tung

sver

lust

dur

ch L

ID (%

)

LID

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Mehr gelieferte Nennleistung

Leistungsverteilung Produktion E20 Serie (327NE) (Januar - Mai 2012)

• Nennleistung: 327 W (Typenschild)

• Durchschnitts-leistung: 333 W

Watts

Leistung des Moduls

Ant

eil d

er P

rodu

ktio

n

• SunPower verkauft fast die gesamte Produktion unter einer Modellbezeichnung, im Durchschnitt hat ein Modul 6 Watt mehr Leistung

• Herkömmliche Modulhersteller stufen das Modulsortiment in 5 W-Schritten

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105%

100%

95%

90%

85%

80% 100W 1kW

Bewölkt Sonnig

Unverändert hohe Effizienz bei Schwachlicht

Photon: "Das Modul verfügt über einen nahezu geraden Wirkungsgradverlauf mit wenig Veränderung in den mittleren und hohen Bestrahlungsstärken und nur geringfügigem Rückgang bei Schwachlicht. Kein anderes, bisher getestetes Modul hat so einen Wirkungsgradverlauf.”1

Photon Tests: Juni 2012 Schwachlichtverhalten im Vergleich

SunPower Module im Vergleich mit diversen herkömmlichen Modulen1

SunPower Module

Herkömmliche Module

1 Photon International June 2012

Low-light

16

Reaktion auf breiteres Spektrum

SunPower Zelle

Herkömmliche Zelle 100%

80%

60%

40%

20%

0%

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

Wellenlänge (μm)

AM 1.5 Global Spectrum

Spectrum • Die SunPower Zelle wandelt mehr Einstrahlung im Bereich blauer und infraroter Einstrahlung in elektrische Energie, vorteilhaft bei bedecktem Himmel und bei Schwachlichtbedingungen.

• Immer morgens und abends verschiebt sich das Spektrum der Einstrahlung hin zu Rottönen: SunPower Module stehen früher auf und bleiben länger wach.

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Vergleich von Antireflexgläsern • Module mit Antireflexglas leisten 3-5% mehr verglichen mit Nicht-AR-Glas-

Modulen durch bessere Lichterfassung bei nicht senkrecht einfallender Einstrahlung. (Bewölkung, Morgens-und Abendstunden, Wintermonate)

• Die Mehrzahl herkömmlicher Module ist nicht mit AR-Glas ausgestattet, da

der geringe Wirkungsgrad die höheren Kosten nicht rechtfertigt.1

• AR-Gläser sind nicht alle gleich.

0 15 30 45 60 75

Winkel (Grad) zwischen Moduloberfläche und Sonne

Abga

bele

istu

ng

SunPower Antireflexglas

Einfaches Antireflexglas

Keine AR-Beschichtung

100%

98%

96%

94%

92%

90%

1 BEW Engineering , part of DNV KEMA ,SunPower Yield Report, Jan 2013.

AR-glass

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Überblick Energieproduktion E-Serie Jährliche Energieproduktion

Hochleistungs-AR Glas

Keine lichtabhängige Degradation

Höhere Leistung bei hoher Temperatur

Besseres Spektral- und Schwachlichtverhalten

+ Leistungstoleranz

EN

ER

GIE

PR

OD

UK

TIO

N P

RO

WA

TT

Gleiche kWp-Leistung1

1 BEW Engineering, part of DNV KEMA, SunPower Yield Report, Jan 2013. 2 0.25%/yr SunPower degradation vs. 0.75%/yr Conventional. 3 333W SunPower vs. 240W Conventional.

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HERKÖMMLICH

SUNPOWER

Jahre

20% Mehr Energie

8% mehr 1. Jahr

Gleiche KWp-Leistung2

EN

ER

GIE

PR

OD

UK

TIO

N P

RO

WA

TT

EN

ER

GIE

PR

OD

UK

TIO

N P

RO

WA

TT

25-jährige Energieproduktion





+ Leistungstoleranz


20



HERKÖMMLICH

SUNPOWER

Jahre

20% Mehr Energie

8% mehr 1. Jahr

Gleiche KWp-Leistung2

EN

ER

GIE

PR

OD

UK

TIO

N P

RO

WA

TT

EN

ER

GIE

PR

OD

UK

TIO

N P

RO

WA

TT

25-jährige Energieproduktion





+ Leistungstoleranz

EN

ER

GIE

PR

OD

UK

TIO

N P

RO

DA

CH

Jahre

HERKÖMMLICH

SUNPOWER

60% Mehr Energie

ca. 50% mehr 1. Jahr

Gleiche Modulfeldabmessungen3


21

Unabhängige Studien: Niedrigere Degratationsrate • Messung der SunPower Degratationsrate durch das National Renewable

Energy Lab (NREL) in Colorado (USA) seit Mai 2007: -0.10 %/Jahr.

0.00%

-0.25%

-0.50%

-0.75%

-1.00%

-1.25%

-1.50%

1 Jordan, Dirk “SunPower Test Report,” National Renewable Energy Laboratory, Oct 2012

2 Sample, T. “Failure modes and degradation rates from field-aged crystalline,” Feb 2011

3 Jordan, D. “Degradation Rates,” National Renewable Energy Laboratory, Jun 2010

4 Suleske, A. “Performance Degradation of Grid-Tied Photovoltaic Modules in a Desert Climatic Condition,” Nov, 2010.

5 Pulver, S. “Measuring Degradation Rates without Irradiance Data” Jun, 2010

6 Vazquez, M. “Photovoltaic Module Reliability” 2008

Niedrigere Degradation = mehr Energieertrag über die Lebensdauer der PV-Anlage

• Umfangreiche Studien an herkömmlichen Modulen zeigen eine Degratationsrate von ca. -1.0 %/Jahr

Herkömmlich: -1.0%/J

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Photon-Resultate (kWh/kWp) von Dezember 2012 Unabhängiger Studie von 114 Modulen verschiedener Herstellern, um die

Energieproduktion kWh/kWp zu ermitteln • Die Module der SunPower E-Serie belegen Platz 1 mit der meisten erzeugten

Energie pro kWp von allen Modulen der 1,6m² Klasse • SunPower erzeugt 8% mehr Energie pro kWp verglichen mit den anderen

TOP-10-Herstellern in der Studie1

1 Photon International (Ausgabe Nov. 2012), basierend auf ausgelieferten MW in 2011

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

Dur

chsc

hnit

tl.

kWh/

kW

8% mehr Energie

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• Atlas, ein Tochterunternehmen von Ametek, ist seit mehr als 90 Jahren führend bei Werkstofftests und entwickelte die Testreihe "Atlas 25 + PV Haltbarkeitstest.“

• Pro Hersteller wurden 3 Module getestet: Salznebel-Korossionstest, Feuchtigkeits-Schockfrost-Test und Heiß-Feucht-Zyklen im Wechsel mit Schockfrost-Zyklen.

• SunPower belegte den ersten Platz mit einer durchschnittlichen Leistungseinbuße von 0% 1

Unabhängige Zuverlässigkeitstest

1 Altas 25+ Durability test report. Jan 2013. Stress-tested power drops were -1.5%, +2.3%, -0.5%, relative to the non-stress-tested control Modul.

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Unabhängige Zuverlässigkeitstest

2 Fraunhofer PV Module Durability Initiative. Participants Report. January 2013.

• Fraunhofer ist Europas größte Organisation für angewandte Forschung mit einer Belegschaft von über 20000 Mitarbeitern und einem jährlichen Forschungsbudget von ca. 2 Millarden Euro. Es ist weltweit bekannt für seine Expertise in PV-Technologie.

• Zur Zeit läuft ein Testprogramm, bei denen die Module schonungslos auf ihre Langzeitstabilität getestet werden.

• 2012 wurden 5 von 8 Top-Modulherstellern für Langzeitstabilitätsversuche ausgewählt.

• Die Ergebnisse wurden anonym veröffentlicht, aber die herkömmlichen kristallinen Module kommen von 4 dieser 6 Hersteller: Suntech, Yingli, Trina, Canadian Solar, Sharp, Hanwha, SolarOne.

• 20 Module pro Hersteller wurden direkt von Fraunhofer bei Händlern und Installateuren gekauft

• Die Testreihen umfassen: Temperaturwechsel, Feuchte-Schockfrost-Zyklen, Feuchte Hitze bei+ /-600V, UV-Licht, statische und dynamische mechanische Belastungstests

• SunPower-Module belegten Platz 1, durchschnittlichen Leistungsrückgang 1,3% bei allen Modulen2

• Der durchschnittliche Leistungsrückgang der herkömmlichen Module betrug 5,3% ... 4x mehr!

• Das am stärksten degradierte Modul von SunPower sank um 2,3% Leistung, während die herkömmlichen Module eine viel breitere Variation zeigten, bis zu 92% Degradation

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Verschattungseinfluss geringer als bei herkömmlichen Modulen

• Unabhägige Studien über den Einfluss von Verschattung bei SunPower Modulen im Vergleich zu herkömmlichen Modulen1

• SunPower Zellen haben eine eingebaute Schutzdiode, daher hat Teilverschattung weniger Einfluss.

0

100%

0% Energieertrag verschattet im Vgl. zu unverschattet

50%

SunPower X-Series

String Inverter

SunPower E-Serie

String Inverter

Herkömmliches Modul,

String Inverter

Herkömmliches Modul

Micro-Inverter

-8% -14%

-29% -28%

1 Donovan, Matthew, et al. “SunPower Shading Study,” PVEvolution Labs, Jan 2013.

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Zusammenfassung

• Die MaxeonTM Solarzelle

•Hoher Modulwirkungsgrad (bis 21.4 %)

•Solide Kupferschicht

•Sehr korrosionsbeständig

•Zugentlastende Zellverbinder

•Energieproduktion auch bei Zellbruch

•86 % der üblichen Defekte sind praktisch ausgeschlossen

•Ästhetik

•Die branchenführende Garantie

•25 Jahre Produktgarantie (27 Tauschfälle pro Mio)

•25 Jahre Leistungsgarantie (87 % nach 25 J. garantiert)

•Übernahme der gesamten Austauschkosten

27

Zusammenfassung

• Die Energieproduktion

•Temperaturkoeffizent

•Keine lichtabhängige Degradation

•Positive Leistungstoleranz

•Besseres Spektral- und Schwachlichtverhalten

•Nutzung eines breiteren Lichtspektrums

•Hochleistungs-Antireflexglas

•Geringer Verschattungseinfluss

•20 % mehr Energie in 25 Jahren bei gleicher kWp-Leistung

•60 % mehr Energie in 25 Jahren bei gleicher Fläche

•Gleiche Energie in 25 Jahren mit kleinerer Anlage möglich

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Diese Projekte vertrauten auf SunPower

1993 Australien Solar-Rennen

1994 USA NASA-HALE

2011 Schweiz Planet Solar

2012 Schweiz Solar Impulse

2012 USA Space X

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Vielen Dank !

• SunPower Modul, Schmalseiten-montage,

widersteht 1125 kg/m²

• 1,400 kg Auflast

• Das Glas ist nicht

gebrochen

Documents

SunPower RLC Training - SISTECH · 2014. 1. 17. · Maxeon-Zellen Gen 2. bis einschl. Juni 2012. SunPower betreibt 800MW herkömmlicher ... Leistungsverteilung Produktion E20 Serie