Microcracks in zonnepanelen

Minuscule haarscheurtjes

Het is erg belangrijk om een zonnepaneel van goede kwaliteit te plaatsen. Om te beginnen moet het paneel lucht- en waterdicht zijn en blijven. Ook moeten de zonnecellen van onbetwist hoge kwaliteit zijn. Is aan beide eisen niet voldaan dan zal men maar kort plezier hebben van zijn zonnepanelen, want na verloop van tijd zal de opbrengst dalen. Is de keuze van een goed betrouwbaar merk dan voldoende? Helaas niet. Ook het transport en de montage dienen zorgvuldig uitgevoerd te worden. Panelen waar mee gegooid en gesmeten wordt, of waar men tijdens montage een knietje tegen de glasplaat zet, of zelfs over het zonnepaneel loopt, leiden tot kleine haarscheurtjes in de zonnecellen, de zogenaamde microcracks. Deze kleine haarscheurtjes hoeven niet altijd tot problemen te leiden en zullen in eerste instantie helemaal geen opbrengstvermindering laten zien. Pas na verloop van tijd, denk aan ruim een half jaar, of zelfs enkele jaren, zal door thermische spanning (het krimpen en uitzetten ten gevolge van temperatuurverschillen) op de zonnecel het minuscuul met het oog niet waar te nemen scheurtje steeds groter worden, waardoor deze op den duur ook met het oog waar te nemen is, en tot vermogensverlies zal leiden. Een (haar)scheurtje is elektrisch gezien een kabelbreuk.

Een aantal haarscheurtjes in zonnecellen is onvermijdelijk en ook acceptabel. Fabrikanten garanderen vaak een opbrengst van 80% na 25 jaar. Teruggerekend betekend dat een acceptabele vermogensreductie van 0,8% per jaar bij een lineaire garantie. Voor een 300 Wp paneel bestaande uit 60 cellen van 5 Wp betekend dat 0,008*300 =2,4 Wp het eerste jaar minder opbrengst acceptabel is. Door degradatie ten gevolge van microcracks kunnen cellen bij lichte beschadiging bijvoorbeeld 10% minder opbrengen. Als een cel 10% minder opbrengt betekend dat een verlies van 0,5 Wp per cel, en dat er dus maximaal 2,4/05 = 5 cellen beschadigd mogen zijn na het eerste gebruiksjaar.

Ook hagel en storm kunnen leiden tot haarscheurtjes in de zonnecellen van het paneel.

Een celbreuk hoeft niet altijd tot grote vermogensverliezen te leiden. Alle zonnecellen hebben tegenwoordig meerdere busbars (geleiders). Daardoor zal een scheur zoals bijvoorbeeld in de tekening hiernaast er niet toe leiden dat de cel helemaal niet meer mee doet. Door de redundante busbars kan de energie toch nog afgevoerd worden.
Fabrikanten werken aan technieken om haarscheuren te vermijden en te voorkomen dat de scheuren door thermische spanningen groter worden. Een oplossing die steeds populairder wordt, ondanks de hogere prijs, is het glas - glas zonnepaneel. In plaats van een glazen voorplaat en een plastic achterkant worden de zonnecellen nu gewikkeld in een EVA-folie geklemd tussen twee glasplaten. Het idee hierachter is dat het zonnepaneel veel stijver en stabieler is, waardoor de kans op beschadiging van de zonnecellen veel kleiner is. Het toepassen van meerdere busbars (in 2016 is 4 busbars van een goede kwaliteit zonnepaneel normaal) vermindert het effect van celscheurtjes.

Oorzaken microcracks

• Productie Haarscheurtjes kunnen al ontstaan in het productieproces bij de fabrikant. Betrouwbare fabrikanten voorkomen dit zoveel mogelijk door gebruik te maken van EL of ELCD methodes zodat men voor laminatie van het paneel de eventueel defecte cellen nog kan vervangen.
• Logistiek Goed verpakken en de juiste handling bij transport en bij in-en uitladen is erg belangrijk. Ook dit is een veelvoorkomende oorzaak van het ontstaan van micro-cracks. Vaak door mechanische spanning, denk aan een strak aangetrokken spanband, gaat het fout.
• Installatie Mechanische spanning kan hier veroorzaakt worden door:
  • over de panelen te lopen of gereedschap op de panelen te leggen;
  • stoten tegen obstakels (dakpannen, metselwerk) en hardhandig de panelen op het dak (montageframe) laten vallen bij het naar het dak transporteren. Men staat al niet zo makkelijk op een hoog schuin dak, en zal dan sneller geneigd zijn om onzorgvuldig met de panelen om te gaan. Dit is funest voor zonnepanelen;
  • plaatsen op een ongelijk (niet-vlak) oppervlak. De bevestigingsklemmen trekken het paneel iets krom wat tot blijvende spanning op het paneel leidt.
• Tijdens gebruik
  • thermische spanningen (bijvoorbeeld temperatuurverschil dag en nacht);
  • vocht dat bevriest en daardoor uitzet;
  • druk door hevige windstoten;
  • zware sneeuwval;
  • hagel.