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Oktober 5 2023Geschichte eines innovativen Unternehmens: Sunpower
Sunpower-Module werden oft als die besten Solarmodule der Welt angepriesen – aber sind sie das wirklich? In diesem Testbericht werde ich zunächst das Unternehmen und das Panel kurz vorstellen. Als Nächstes werde ich acht potenzielle Probleme bei herkömmlichen Panels hervorheben. Anschließend zeige ich, wie SunPower diese acht Probleme durch den Bau eines grundlegend anderen Panels gelöst hat. Anschließend werde ich meine Gedanken zur finanziellen Situation von SunPower äußern: Ist SunPower im heutigen volatilen Umfeld der Panelfertigung eine riskante Option?
Das in Kalifornien ansässige Unternehmen für Solarmodule wurde 1985 von Dr. Richard Swanson gegründet. Mit einem Rekordwirkungsgrad von 21 Prozent gilt SunPower als das langlebigste Modul der Welt, mit der geringsten Verschlechterung, der mit Abstand längsten Garantie und einer beispiellosen erwarteten Lebensdauer von 40 Jahren. Kein Wunder, dass SunPower in einigen der interessantesten Projekte der Welt eingesetzt wurde.
Die Module von Sunpower werden häufig als die weltweit besten Solarmodule bezeichnet. Aber halten sie wirklich, was sie versprechen? In dieser Analyse werde ich zunächst auf die Entstehung der Marke und die Eigenschaften ihrer Produkte eingehen. Anschließend werde ich auf die Herausforderungen eingehen, mit denen herkömmliche Module konfrontiert sind, und auf die innovative Art und Weise, wie SunPower darauf reagiert hat. Ich schließe mit einer Betrachtung der finanziellen Stabilität von SunPower in der schwankenden Landschaft der Solarmodulhersteller.
SunPower wurde 1985 von Dr. Richard Swanson in Kalifornien gegründet und zeichnet sich durch einen Rekordwirkungsgrad von 21 % aus. Ihr Ruf beruht auf der Robustheit ihrer Produkte, ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung, einer außergewöhnlich langen Garantie und einer geschätzten Lebensdauer von 40 Jahren. Daher ist es nicht verwunderlich, dass sie mit innovativen Projekten auf der ganzen Welt in Verbindung gebracht werden.
Das Design traditioneller Solarmodule:
Heutzutage besteht ein typisches Solarpanel aus etwa 60 Silikonmodulen, sogenannten „Zellen“. Jede dieser Zellen ist horizontal mit einer dünnen Silberschicht markiert und vertikal durch Silberstreifen verbunden.
Die Montage wird dann wie ein Kunstwerk gerahmt; Diese Zellen bleiben dank einer EVA/Polymerschicht (ähnlich einer Plastikfolie) mit einem Fenster auf der Vorderseite und einer Schutzschicht auf der Rückseite erhalten. Alles ist in einem Aluminiumrahmen zusammengefasst.
Wenn Sonnenlicht auf die Silikonzelle trifft, wird Strom erzeugt, der durch das siebgedruckte Silber entlang der Verbindungsstreifen fließt und zu einer Anschlussdose an der Rückseite des Panels gelangt. Diese Panels werden über MC4-Anschlüsse miteinander verbunden.
Die aus der Silikonzelle, den Bändern, dem Glas, dem Polymermaterial, der Schutzschicht, dem Rahmen, der Anschlussbox und den MC4-Anschlüssen gebildete Baugruppe wird als „Liste der Komponenten“ oder BOM bezeichnet.
Billige Solarmodule vs. Sunpower?
Offensichtlich erfordert die Herstellung einer Platte die Verwendung einer Liste hochwertiger Materialien und den Einsatz moderner und gut gewarteter automatisierter Geräte. Wenn wir an hochwertige Solarmodule denken, denken wir sofort an Marken wie SunPower, LG und Winaico. Andere, wie Canadian Solar, JA Solar und Phono, bieten chinesische Qualität zu einem attraktiveren Preis. Unter der Vielzahl der verfügbaren Panels übertrifft jedoch eines alle anderen.
Warum sind Sunpower-Module die besten?
Fragile Cell vs. Sunpower Cell!
Manchmal zeige ich bei einem Kundengespräch eine klassische Solarzelle und erkläre, wie sie funktioniert. Neugierig, heben sie es oft auf und innerhalb von Sekunden geht es kaputt. Ihre Überraschung ist spürbar, aber ich täusche weiterhin Staunen vor, um den Effekt zu verstärken. Dann hebe ich die empfindliche Natur herkömmlicher Solarzellen hervor.
Solarmodule erfordern eine sorgfältige Handhabung. Häufige Fehler wie unsachgemäße Handhabung oder Transport können zu Mikrorissen führen. Darüber hinaus werden Panelkomponenten im Zuge der technologischen Entwicklung und der Suche nach Kostensenkungen immer dünner, was das Risiko erhöht. Obwohl dieses Risiko auch bei höherwertigen Panels besteht, gibt es Ausnahmen.
Dies ist bei SunPower der Fall. Nach der Zerbrechlichkeitsdemonstration zeige ich oft eine SunPower-Zelle. Letzteres ist durch eine Kupferbasis verstärkt und wesentlich robuster. Durch die Kombination dieser Robustheit mit der Qualität des SunPower-Glases und -Rahmens sind diese Zellen selbst unter realen Einsatzbedingungen praktisch immun gegen Mikrorisse. »
Außergewöhnliche Zuverlässigkeit:
Investieren Sie mit Zuversicht und wissen Sie, dass sich die Qualität der SunPower Maxeon-Module bewährt hat. In realen Feldtests über 8 Jahre hinweg und mit 800 Modulen an 000 Standorten zeigten SunPower Maxeon-Solarmodule die niedrigsten Degradationsraten in der Branche264, was für sie eine fast viermal höhere Zuverlässigkeit bedeutet konventionelle Panels (siehe PVEL 2023-Test).
Toleranz und Auswirkung der Schattierung auf die Maxeon-Zelle:
SunPower-Module bieten eine bessere Leistung bei Teilverschattung. Hier eine kurze Erklärung:
Eine herkömmliche Silikonzelle hat auf der einen Seite den Pluspol und auf der anderen den Minuspol. Aufgrund dieser großen elektrischen Trennung erzeugt die Zelle bei Abschattung eine relativ hohe Sperrspannung, um den Widerstand zu überwinden. Im Allgemeinen variiert diese Spannung bei einer Standardzelle zwischen 15 V und 20 V. Diese hohe Spannung kann schädliche Hotspots verursachen und die Effizienz des Panels verringern. Wenn diese Sperrspannung zu hoch wird, wird die Bypass-Diode aktiviert, die das Panel schützen soll. Jedes Mal, wenn eine dieser Dioden aktiviert wird, verringert sich die Produktion des Panels um ein Drittel. Und diese Dioden haben eine begrenzte Lebensdauer: Je häufiger sie verwendet werden, desto schneller besteht die Gefahr, dass sie ausfallen.
SunPower hat bei seiner Maxeon-Zelle die beiden Pole, Plus und Minus, auf der Rückseite der Zelle sehr nahe beieinander platziert. Im Falle einer Verschattung beträgt die Sperrspannung also nur 2,5 Volt (X-Serie) bzw. 5,5 Volt (E-Serie). Die Vorteile dieses Designs bei Verschattungsverhältnissen sind vielfältig:
- Die Sperrspannung wird reduziert.
- Es entsteht weniger Wärme.
- Es wird mehr Strom und Energie erzeugt.
- Bypass-Dioden werden seltener eingesetzt und erhöhen dadurch ihre Lebensdauer.
Verfügen die Panels über Bypass-Dioden?
Entgegen der landläufigen Meinung verfügen SunPower-Module über Bypass-Dioden. Auch wenn in einem SunPower-Video behauptet wird, dass jede Zelle eine hat, ist das nicht der Fall. Diese Dioden sind für jedes Drittel des Panels verbaut. Bedeutet das, dass wir bei SunPower-Modulen keine Optimierer auf einem schattigen Dach benötigen? Nicht ganz. Bei starker Verschattung kann es dennoch zu einem Stromungleichgewicht kommen. Allerdings ist dieser Effekt deutlich geringer als bei einem herkömmlichen Panel. Insbesondere bei Lösungen wie Tigo TS4 oder SolarEdge kann eine Optimierung daher immer noch von Vorteil sein. Diese Optimierung bietet zudem Vorteile wie eine Einzelfeldüberwachung und eine erhöhte Sicherheit im Brandfall. Weitere Informationen zu Optimierern finden Sie im ersten Teil dieses Artikels.
Induzierter Abbau („LID“)
Damit Siliziumzellen Strom erzeugen können, werden sie einem „Dotierungsprozess“ unterzogen. Die meisten Solarmodule sind mit Phosphor und Bor dotiert, was zu Silizium vom Typ P führt. Diese Art von Silizium hat jedoch eine Schwäche: Es ist anfällig für „lichtinduzierte Degradation“ oder LID. Dieses weithin dokumentierte Phänomen verringert die Leistung von Standardpanels bereits nach wenigen Stunden Lichteinwirkung um 1 bis 4 %.
SunPower-Panels (und bestimmte LG-Modelle) verwenden Silizium vom Typ N. Letzteres ist hinsichtlich der Leistung deutlich überlegen und weist nicht die Nachteile von LID auf. Und natürlich sollte es nicht mit LSD verwechselt werden.
Einfluss der Temperaturen auf die Lebensdauer von Solarzellen?
Der traditionelle Herstellungsprozess von Panels erfordert eine sehr aufwendige Methode, um die Zellen mithilfe dünner Bänder miteinander zu verbinden. Wenn dies richtig gemacht wird, bleibt genügend Spielraum, um eine Ausdehnung und Kontraktion aufgrund täglicher Temperaturschwankungen zu ermöglichen. Doch selbst wenn dieser Schritt korrekt ausgeführt wird, bleibt dieses Verbindungssystem die Schwachstelle des Panels.
SunPower-Module hingegen verwenden starke, flexible Kupferverbindungen, die auf Größenänderungen ausgelegt sind.
Toleranz gegenüber extremer Hitze und schwierigen klimatischen Bedingungen:
Sunpower-Solarmodule bevorzugen kühle, sonnige Tage und nicht heiße Tage, wie viele Leute denken. Mit zunehmender Temperatur nimmt ihre Effizienz ab. In den technischen Datenblättern der einzelnen Module wird diese Eigenschaft unter dem Namen „Wärmekoeffizient“ erwähnt. Die Maxeon-Zellen von SunPower mit ihrer Kupferbasis leiten die Wärme aktiv ab, wodurch die Panels hohen Temperaturen besser standhalten. Dadurch haben sie einen niedrigeren Wärmekoeffizienten und sorgen so auch an heißen Tagen für optimale Leistung.
Hohe Luftfeuchtigkeit kann Solarmodule korrodieren lassen. Mit der Zeit dringt Feuchtigkeit in die Rückseitenbeschichtung herkömmlicher Panels ein, was zu Korrosion der Silberschaltkreise führt und deren Leistung verringert. Obwohl diese Korrosion bei hochwertigen Platten langsamer auftritt, können nach 10 bis 20 Jahren Korrosionserscheinungen beobachtet werden. Studien zeigen, dass heiße und feuchte Bedingungen die Leistung von Standardpanels bereits nach 2000 Stunden Einwirkung verringern.
Zellen vom Typ IBC mit Rückkontakt:
Herkömmliche Zellen verwenden feine Silberdrucke und dünne Bänder, um Energie vom Silizium zur Anschlussdose zu übertragen. Der größte Nachteil dieses Designs besteht darin, dass diese Elemente einen Schatten auf die Zelle werfen und so deren Effizienz verringern. Es ist offensichtlich, dass es nicht ideal ist, vor einer Solarzelle ein Lichthindernis anzubringen. Dies bringt uns zum nächsten Punkt: Grenzen für die Dachinstallation.
Zusammenfassend: Sind Sunpower-Module die besten auf dem Markt?
SunPower entwickelt eines der fortschrittlichsten Solarmodule auf dem Markt. Ihre Mobilfunktechnologie ist während der Transport- und Installationsphase sowie angesichts klimatischer Gefahren weniger anfällig für Mikrorisse. Diese Panels sind unter schattigen Bedingungen effizienter, bewältigen Temperaturschwankungen besser und bieten eine optimierte Produktion bei Hitzespitzen. Außerdem weisen sie im Vergleich zu vielen anderen Modellen eine bessere Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Darüber hinaus ermöglicht ihre hohe Effizienz eine optimale Installation auch auf Dächern mit begrenztem Platzangebot. Obwohl SunPower derzeit mit finanziellen Herausforderungen konfrontiert ist, befinden sich viele Hersteller von Solarmodulen in einer ähnlichen Situation. Wenn Sie sich für SunPower entscheiden, investieren Sie in Spitzentechnologie, auch wenn das Unternehmen im schlimmsten Fall in der Zukunft vor unüberwindbaren Hindernissen steht.