Die 28th European Photovoltaic Solar Energy

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Eidgenössisches Departement für
Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK
Bundesamt für Energie BFE
Konferenzbericht 2014
28th European Photovoltaic Solar Energy
Conference and Exhibition
Paris 30.09. - 04.10.2013
S:\Administration\EU_Konferenz\28th_Europ_Konferenz_Paris 2013\Zusammenfassung Bericht\Zusammenstellung Bericht_Paris_07 08 2014_bp SN_tb.docx
Auftraggeber:
Bundesamt für Energie BFE
Forschungsprogramm Photovoltaik
CH-3003 Bern
www.bfe.admin.ch
Auftragnehmer:
NET Nowak Energie und Technologie AG
Waldweg 8
CH-1717 St.Ursen
www.netenergy.ch
BFE-Bereichsleiter: Dr. Stefan Oberholzer
BFE-Programmleiter: Dr. Stefan Nowak
BFE-Vertrags- und Projektnummer: SI/500020 / SI/500020-03
Für den Inhalt und die Schlussfolgerungen sind ausschliesslich die Autoren dieses Berichts
verantwortlich.
Die “28th European Photovoltaic Solar Energy Conference
and Exhibition” aus Schweizer Sicht
Inhaltsverzeichnis
S. Nowak, T. Biel
Übersicht ................................................................................................................................................ 4
M. Boccard, S. Hänni, J. Geissbühler, Y. Riesen, C. Schlumpf, C. Ballif
Thin-film silicon and crystalline silicon solar cells .......................................................................... 8
P. Reinhard, F. Pianezzi, C. Gretener, M. Werner, C. Fella, S. Buecheler, A.N.Tiwari
CdTe, CIS and related ternary and quaternary thin film solar cells ............................................... 12
T. Friesen, R. Rudel
PV module – performance, testing, qualification and certification
BIPV – Building Integrated PV ........................................................................................................... 19
D. Joss, U. Muntwyler
PV inverters and electrical system technology................................................................................ 25
F. Baumgartner
PV systems and grid integration ....................................................................................................... 30
R. Itten, R. Frischknecht
Environmental aspects of PV components and systems ............................................................... 33
P. Hüsser
Global aspects ..................................................................................................................................... 35
T. Biel
Ausstellung .......................................................................................................................................... 38
Anhang - Liste der Beiträge mit Schweizer Beteiligung ....................................................................... 42
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Die “28th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition” aus Schweizer Sicht
Die 28. Europäische Photovoltaikkonferenz in Paris –
Übersicht
S. Nowak, T. Biel
Programmleitung Photovoltaik BFE
NET Nowak Energie & Technologie AG
Waldweg 8, CH-1717 St. Ursen
Tel. +41 (0)26 494 00 30, Fax +41 (0)26 494 00 34
Email: stefan.nowak@netenergy.ch
Allgemeines
Wie jedes Jahr war die 28. Europäische Photovoltaikkonferenz (EU PVSEC) im Konferenzzentrum
Villepinte in Paris ein Photovoltaik Grossanlass. Insgesamt nahmen rund 3‘800 eingeschriebene Teilnehmer aus 77 Ländern an der diesjährigen Konferenz teil, was jedoch einen weiteren Rückgang von
etwa 5% gegenüber dem Vorjahr entspricht. Dennoch hat sich der Besuch der EU PVSEC seit Jahren
als idealer Ort etabliert, um sich über die neuesten Trends in Forschung, Technologie und Markt zu
informieren, Kontakte zu knüpfen, Geschäfte einzuleiten oder an den zahlreichen projektbezogenen
Treffen teilzunehmen. Insgesamt gab es ca. 1‘600 Konferenzbeiträge, davon wurden rund 300 mündlich präsentiert. Anhand des Programms präsentiert sich die thematische Gliederung wie folgt:
Abbildung 1: Thematische Gliederung der Beiträge an der 28. Europäischen Photovoltaikkonferenz
Abgerundet wurde die wissenschaftlich-technologische Konferenz durch diesmal 14 koordiniert präsentierte Begleitveranstaltungen mit insgesamt 150 Beiträgen. Die begleitende Industrieausstellung ist
gegenüber dem Vorjahr nochmals deutlich geschrumpft, was anhand der Entwicklungen der Branche
im Jahr 2013 auch zu erwarten war.
Mit dem Becquerel-Preis wurde in Paris Prof. Gabriel Sala, UPM Madrid, ausgezeichnet und damit für
seine Pioniertätigkeit in der Entwicklung der Konzentrator-Photovoltaik-Technologie gewürdigt.
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Wissenschaftlich-technische Entwicklungen
Entsprechend der Konferenztradition der EU PVSEC befasste sich ein wesentlicher Teil der wissenschaftlich-technischen Beiträge mit Fortschritten bei verschiedenen Solarzellentechnologien. Etwa ein
Drittel der Beiträge widmete sich dem Silizium als Grundmaterial, wobei das kristalline, waferbasierte
Silizium den Grossteil der Beiträge ausmachte. Neben den Themen rund ums Silizium waren grundlagenorientierte Konferenzbeiträge (Advanced Photovoltaics) ein weiterer klarer Schwerpunkt der Konferenz. Dabei standen die aktuell von weltweit vielen Forschungsgruppen verfolgten PerovskitSolarzellen im Rampenlicht. In sehr kurzer Zeit hat dieses neue Konzept bezüglich des Wirkungsgrades rasante Fortschritte gemacht und bereits 15% und mehr erreicht. In der Schweiz ist Prof. M.
Graetzel vom LPI an der EPFL mit seinen Resultaten auf diesem Gebiet an vorderster Front mit dabei.
Beim kristallinen Silizium liegt ein deutlicher Fokus auf der Heterojunction Technologie (SHJ). Im
letzten Jahr gab es hierzu viele Veröffentlichungen und eine deutliche Steigerung der erzielten
Wirkungsgrade. So präsentierte beispielsweise Panasonic mit 24.7% Zell-Wirkungsgrad einen neuen
Weltrekord. Mit Kupfer als Material für die Frontelektrode erreichte Kaneka einen Wirkungsgrad von
24.2%. Das CEA-INES erreichte mit monokristallinem Silizium Wirkungsgrade > 21%. Die EPFL zusammen mit dem CSEM erreichte mit 22.4% einen neuen Laborrekord für SHJ-Zellen. Ein wichtiges
und vieldiskutiertes Thema war auch die Kontaktierung der Solarzellen und die entsprechenden Materialien. Bosch Solar stellte beispielsweise eine Silbermetallisierung auf Basis eines Tintenstrahl-DruckVerfahrens vor. Dadurch wird eine Senkung des Bedarfs an Silber pro Zelle auf weniger als 50mg
erreicht.
Der Markt für Silizium-Dünnschichtsolarzellen wird vor allem von asiatischen Firmen dominiert (vgl.
Zusammenfassung von M. Boccard et al.). Im Rahmen des Übersichtsbeitrags von B. Rech wurden
stabile Wirkungsgrade von mehr als 12% für Tandemzellen und mehr als 13% für triple-junction Zellen
genannt. Für das Modul beläuft sich der Wirkungsgrad auf etwa 9- 10%. LG präsentierte in diesem
Zusammenhang ein neues Rekord-Modul mit einem zertifizierten Wirkungsgrad von 10.86% auf einer
2
Fläche von 1.4m . Apollo Solar verkündete einen stabilen Modulwirkungsgrad mit Tandemzellen von
10.7%. Tokyo Electron präsentierte anti-reflektierende Beschichtungen und nano-Imprint Werkzeuge
auf Modulebene. Durch diese Technik kann der Wirkungsgrad um ca. 0.4% gesteigert werden. HYET
Solar stellte die von ihnen im PV-Gum EU Projekt genutzte flexible Tandemzelle mit einen bemerkenswerten stabilen Wirkungsgrad von 8.9% vor, allerdings vorderhand noch bei Produktionskosten
von 2 €/Wp. Das Helmholtzzentrum in Berlin präsentierte eine Tandemsolarzelle mit einem Wirkungs2
grad von 12.1% (auf 1 cm ), der unabhängig ebenfalls vom Fraunhofer ISE bestätigt wurde. Mit Unter2
stützung des Helmholtzzentrum in Berlin erreichte Masdar PV auf ihrem 5.7m Modul einen Wirkungsgrad von 10.2%. Momentan realisiert Masdar mit diesem Modultyp gerade eine 15 MW p Anlage in
Mauretanien.
Zum Thema Solarzellen auf der Basis von Verbindungshalbleitern (vgl. Zusammenfassung von P.
Reinhard et al.), insbesondere CIGS und CdTe, gab es wieder ähnlich viele Beiträge wie im Vorjahr in
Frankfurt. Dieses Gebiet macht deutliche Fortschritte, wobei vermehrt Ergebnisse mit der neue Materialklasse der Kesterite (Cu2ZnSn(Se,S)4) präsentiert werden. In seinem Keynote-Beitrag zeigte Prof.
A. Tiwari von der EMPA den aktuellen Stand der Technologie von Solarzellen auf Basis von CdTe und
CIGS, die an vielen Forschungsinstituten und in der Industrie immer weiter entwickelt werden. Mit
veröffentlichten Wirkungsgraden von 20.4% bei flexiblen CIGS-Zellen (EMPA) und 19.6% bei CdTe
Solarzellen ist man mittlerweile auf ähnlichen Werten wie die multikristallinen Solarzellen auf Waferbasis. Verschiedene Unternehmen erreichen inzwischen grossflächige Modulwirkungsgrade von 14%
bis 17%. Im Zuge weiter steigender Produktionsvolumina werden zudem immer niedrigere Produktionskosten erzielt. Als Vorreiter im Bereich der CdTe-Solarzellen ist hier weiter die First Solar zu nennen. Fortschritte wurden ebenfalls bei der Anwendung des roll-to-roll Verfahrens in der Produktion
erzielt, wodurch sich die Produktions- und Lebenszykluskosten weiter senken. In der Schweizer Kooperation zwischen der EMPA und der Flisom AG wurden flexible CIGS Mini-Module mit einem Wirkungsgrad von 16% auf einem Polymerfilm entwickelt.
Im Bereich der Qualitäts- und Leistungstests ist eine Tendenz zur Suche nach neuen Laminierungsmaterialien aufgrund der vermehrt eher kritischen Beurteilung von EVA zu erkennen (vgl. Zusammenfassung von T. Friesen et al.). Als allgemeiner Test-Standard gelten IEC-Prüfungen als Grundvoraussetzung, dennoch sind weiterhin auch zusätzliche Feldtests bezüglich der lokalen Anforderungen /
Herausforderungen wichtig. Bezüglich dem Alterungsverhalten von PV Modulen erhält die PID (Potential Induced Degradation) vermehrte Aufmerksamkeit, was sich auch in einer eigenen Session zu diesem Thema wiederspiegelte. Die Korrelation der beobachteten PID Effekte mit der Alterung der PV
Anlagen im Feld ist noch nicht etabliert.
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Die gebäudeintegrierte Photovoltaik hat im Vergleich zum restlichen Konferenzinhalt immer noch ein
Nischendasein. Im Zuge der EU Direktive zu Nullenergiehäusern rückt jedoch die Integration von erneuerbaren Energiesystemen und hier insbesondere der Photovoltaik immer mehr in den Fokus von
Planern und Architekten. In den BIPV-Sessions wurden an der Konferenz vor allem folgende 3 Fragen
thematisiert: ist eine gute / ansprechende Architektur mit PV möglich? Was gibt es an Standards,
Normen oder auch Tools, um Module als Teil der Konstruktion bzw. als Materialkomponente zu betrachten und zu vergleichen? Welche Rolle hat die PV in landschaftlichem und städtischem Kontext?
Weiterhin gab es eigens einen Parallelevent an denen Architekten und Landschaftsarchitekten ihre
Konzepte bezüglich der Integration von PV in der Öffentlichkeit präsentierten.
Bei den Wechselrichtern (vgl. Zusammenfassung von U. Muntwyler et al.) lagen die Schwerpunkte vor
allem bei Themen zur Netzintegration wie „Peak Shaving“, „Self Consumption“, „Ramp Rate Mitigation“ und „Reactive Power Regulation“ sowie „Active Power Reduction“. Die klassischen Themen wie
„MPP-Tracking“, Schaltungstopologien oder auch Materialien und Komponenten spielten demgegenüber eine eher untergeordnete Rolle. Bei der Systemintegration in die Netze und der Realisierung von
„Smart Grids“ besteht noch Nachholbedarf sowohl auf regulatorischer als auch normativer Ebene.
Im Bereich der PV-Systeme (vgl. Zusammenfassung von F. Baumgartner) steht ebenfalls die Netzintegration und damit einhergehend die immer grösser werdende Bedeutung von Speichersystemen im
Vordergrund. So erwähnte u.a. Arnulf Jäger-Waldau in seiner Präsentation der Konferenz Highlights
die Marktzahlen von Batteriespeichern. Diese lagen 2012 bei 200 Millionen USD und werden sich bis
2020 laut einem EUROBAT Report wahrscheinlich um den Faktor 50 steigern. Diese Steigerung des
Speichervolumens wird häufig als Voraussetzung für einen grossflächigen erneuerbaren fluktuierenden Stromanteil von mehr als 10% im Verteilnetz betrachtet. In einem viel beachteten Beitrag legte D.
Chartouni von ABB Schweiz die aktuellen Kosten und typischen Daten zu verschiedenen Systemen
dar. So ist beispielsweise das Pumpspeicherkraftwerk mit Kosten zwischen 60 bis 300 €/kWh immer
noch mit Abstand am günstigsten, was allerdings hauptsächlich auch der langen Betriebsdauer von 40
Jahren geschuldet ist. Bei Kurzzeitspeichern im Bereich weniger Minuten bis zu mehreren Stunden
wird den Batterien auf Lithium-Basis das grösste Potenzial zugesprochen, sofern die Kosten je gespeicherter Kilowattstunde weiter sinken. Die enorme Bedeutung von leistungsfähigen Kurzzeitspeichern hob u.a. Marion Perrin, Leiterin der Batterietechnologie beim französischen CEA INEA Forschungszentrum, hervor. Sie bezog sich dabei vor allem auf die Notwendigkeit bzw. der bestehenden
Problematik bei der Stromversorgung von Inseln, wie z.B. den französischen Überseeterritorien. Th.
Nordmann zeigte in seinem Beitrag die zu bewältigenden Aufgaben hin zu einer solaren Vollversorgung eines 2 Personen Haushaltes inklusive Elektromobilität auf.
Zu dem Themenbereich „Umwelteinflüsse von PV Systemen“ (vgl. Zusammenfassung von R. Itten et
al.) gab es neben einer mündlichen Session auch eine Poster Session. Ein Fokus in diesem
Bereich liegt weiterhin beim ökologischen Fussabdruck für PV Systeme. Ein Schweizer Beitrag
beleuchtete hierbei den Einfluss von verschiedenen PV Technologien, hier bezogen auf amorph und
mikromorph, und den Effekten chinesischer Importe auf die umweltorientierte Leistung von PV-Strom.
Die deutlichen Unterschiede vor allem aufgrund des Ortes der Installation und des Produktionsortes
der PV-Anlage wurden mittels konkreten Zahlen untermauert.
Wichtigste Themen im Bereich Global Aspects (vgl. Zusammenfassung von P. Hüsser) waren u.a.
wieder Kosten/Preise. Die Modulpreise werden wohl auf diesem tiefen Niveau bleiben. Es bestehen
laut einigen Herstellern noch weitere Kostensenkungspotentiale im Bereich Prozessoptimierung und
durch die weitere Steigerung des Wirkungsgrades. Angestrebt wird insgesamt ein Benchmark bei
etwa 0.5 USD/Watt. Für den Markt wird in den kommenden Jahren mit einem weiteren konstanten
Wachstum gerechnet. Für das Jahr 2017 wird derzeit ein Marktvolumen zwischen 60 und 70 GW erwartet. Der Europäische Markt wird sich vorrausichtlich immer mehr in Richtung kleine Anlagen bewegen, wobei der Fokus bei Eigenverbrauch und der lokalen bzw. regionalen Speicherung liegen wird.
Interessant sind momentan auch die neuen aufstrebenden Märkte in Südamerika
(Chile) und auch im asiatischen Raum. Thailand beispielsweise hat 2013 etwa 500 MW zugebaut.
Innerhalb der Industrie wird erwartet, dass wieder vermehrt in neue Produktionsanlagen investiert
werden muss, da u.a. gewisse Anlagen mittlerweile veralten und ersetzt werden müssen.
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Schweizer Beiträge und Aussteller
Die Schweiz war in Paris wiederum gut vertreten. Insgesamt waren Schweizer Firmen und Forscherteams als Leiter oder Teilnehmer an 79 Konferenzbeiträgen beteiligt, was den weiterhin hohen Stand
der Schweizer Photovoltaik sowohl in der Forschung wie auch in der Anwendung im internationalen
Vergleich belegt. Die Schweizer Beiträge umfassten 2 Plenarvorträge, 24 mündliche Beiträge sowie 53
Poster (siehe Anhang A). Der Anzahl der Schweizer Aussteller auf der Messe ist im Vergleich zu Frankfurt 2012 zwar deutlich gesunken, jedoch ist deren Anteil gesamthaft gesehen mit ca. 2.5% konstant
geblieben.
Schlussbemerkungen
Die 28. Europäische Photovoltaikkonferenz war ein weiterer Meilenstein in der internationalen
Konferenzwelt. Sie erlaubte einen einzigartigen Überblick über die aktuellen wissenschaftlichen
Erkenntnisse und Entwicklungen, die Anwendungserfahrungen bezüglich Technik und Markt sowie die
industrielle Dimension der Photovoltaik. Die Ausstellung spiegelte jedoch auch die aktuelle Situation
auf dem Photovoltaik-Markt und insbesondere die schwierige Situation vor allem der europäischen
Marktakteure wieder.
Nächste EU PV Konferenz
th
Die nächste EU PVSEC, die 29 European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition,
findet vom 22. September - 26. September 2014 in Amsterdam statt.
Nützliche Links:
www.photovoltaic-conference.com
http://www.photovoltaic.ch
http://www.swissolar.ch
http://www.iea-pvps.org
http://www.solar-era.net
http://www.epia.org
http://www.eupvplatform.org
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Thin-film silicon and crystalline silicon solar cells
M. Boccard, S. Hänni, J. Geissbühler, Y. Riesen, C. Schlumpf, C. Ballif
Institut de Microtechnique (IMT)
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
MC A2 304 (Microcity), Rue de la Maladière 71b, CP 526, CH-2002 Neuchâtel 2
Tel. +41 (0)21 695 43 36,
Email: christophe.ballif@epfl.ch
Introduction
Many excellent results in thin-film silicon and crystalline silicon technologies were obtained worldwide
compared to last-year EU-PVSEC. A new world record was reported by IMT, EPFL for microcrystalline
silicon (10.7% compared to 10.1%), and several other groups reported over 10% efficiency devices.
For amorphous silicon technology, AIST, Japan equalized the existing world record from Oerlikon
solar, and several research groups reported on close to or above 12%-efficient micromorph tandem
devices, when such values were only reached by industries until last year. Concerning modules, a
champion certified efficiency of 10.9% total area (1.4m2) was reported from LG for triple cells, and
many manufacturer reach now efficiencies close to or above 10% for tandem devices. A strong consolidation of the field was observed, making a strong basis for further developments.
Some manufacturers for thin-film silicon technology remain, with noteworthy presentations by Tokyo
Electron and Hyet solar, but much less than for previous editions. For silicon heterojunctions, 2 companies (Panasonic and Kaneka) now reached above 24% efficiency on a full wafer-scale (>100 cm2),
with processes that are more industrial than the old 25% record efficiency of UNSW.
IMT presented 9 contributions as first author (1 oral and 2 posters in thin-film silicon, 2 orals in heterojunction solar cells, 1 oral and 1 poster in grid integration, and 2 posters on packaging and TCO) and
was also co-authors of several contributions, including 2 oral presentations from the EU-FP7 project
Fast Track. IMT was also represented at two parallel events, one on architectural integration and the
other on nano-photonic.
In the following pages of this report, the most important results presented at the conference are briefly
summarized.
Thin-film silicon solar cells
Several new results have been presented in the field “Amorphous and Microcrystalline Silicon Solar
Cells”, presented in this section.
The plenary talk was given by B. Rech (HZB, Berlin, Germany) who first made a review of the technological status, both in laboratories and industry (Stabilized efficiencies >12% for tandem cells and
>13% for triple-junction cells, around 9-10% in average for modules). He then focused on the recrystallized silicon on glass (“towards wafer-quality thin-film silicon”), especially on the liquid-phase
crystallization where remarkable results could be obtained recently (HZB: 577 mV, 8.7% conversion
2
efficiency; UNSW: 585 mV, 27.6 mA/cm , 72.4% FF, 11.7% conversion efficiency for a 10-µm-thick
silicon layer. These results could be increased further by implementing light-trapping, where simula2
tions show the potential for reaching 35 mA/cm with a 6-µm-thick Si layer.
Several industrial companies presented their latest results. S. Lee (LG Electronics) presented a new
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champion module, with a certified efficiency of 10.86% on 1.4 m . The average sales price (ASP) in
2014 is expected to be as low as 0.49 $/W, assuming a production volume of 250 MW. J. Zhang
(Apollo Solar – Hanergy, China) showed a study on tandem solar cells with various deposition rates
for the bottom cell, leading to a stable efficiency of 11.8% (small cell) and a module initial efficiency of
2
11.9% (94.1 W), stabilized at 10.7% (84.5 W) on 0.79 m . Tokyo Electron, Japan (talk by J. Lin)
presented anti-reflective coating and nano-imprint tools at the module-level. Modules using these
techniques passed the standard reliability tests, and were shown to bring an absolute efficiency-gain
of 0.4%. A post-deposition treatment on the ZnO electrodes was also introduced by means of H* radicals produced by catalytic deposition based on hot metal, similarly to the work performed in IMT. E.
Hamers, from HYET Solar (Netherlands) revealed the current status of their flexible solar cells, with
2
a remarkable 8.9%-stabilized efficiency for tandem cells on 840 cm , with a current production price of
2 €/Wp, expected to further decrease with improved processes and upscaling. Finally, B. Stannowski
2
(HZB, Germany) presented a tandem cell with 12.1% stabilized efficiency on 1 cm , obtained on
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capped-annealed ZnO and independently verified by Fraunhofer ISE. Masdar could achieve with sup2
port of HZB a remarkable stabilized efficiency of 10.2% on a 5.7 m module (total area). Applications
are building-integrated PV (examples of Germany and Austria were shown), as well as installation in
2
the sunbelt-region thanks to an excellent kWh/kW p ratio. A 15 MW p power plant (29826 5.7 m modules) is currently installed in Mauritania and was at the time the largest PV plant in Africa.
Many research groups also presented their last results. AIST (Japan) was represented by two talks.
H. Sai presented nanocrystalline solar cells in n-i-p and p-i-n configuration, deposited on honeycomb
substrates. By carefully optimizing the height and the pitch of such textures, a 10.5% efficiency (certified at AIST) could be obtained for a 2-µm-thick cell, with a high short-circuit current density of
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2
29.1 mA/cm . An impressive short-circuit density of 32 mA/cm (with anti-reflective coating) was
achieved for a 4-µm-thick cell, with still reasonably good Voc (463 mV) and FF (64.1%). He briefly mentioned µc-SiGe:H cells for which high red responses can be obtained but with collection issues in the
blue for layers thicker than 1 µm. T. Matsui presented a certified record efficiency of 10.11% on
2
1.0 cm for amorphous Si single-junction solar cells, reaching the same efficiency than the previous
record of Oerlikon Solar (now Tokyo Electron, 10.09%), with however a lower current but a very high
stabilized FF (69.5%). Further improvements are expected with better light management. Further talks
showed improved light-trapping thanks to textured glass (Aluminium-Induced-Texture) used in 400nm-thick a-Si cells (M. Lluscà-Jané, University of Barcelona, Spain) and optimized nano-imprint
lithography (R. van Erven, OM&T, Netherlands) with a collaboration with IMT and Forschunsgszentrum Jülich (FZJ) for the TCO deposition. L. Mercaldo (ENEA, Italy) showed that frontand back-contact need co-optimization with a study of different back-designs (n-SiOx vs. n-µc-Si with
ZnO/Ag or Ag back-contact without TCO) on various front electrodes (collaboration with IMT and FZJ).
H. Tan (Delft University of Technology, Netherlands) presented a review of flat but scattering substrates (as suggested by the works of H. Sai et al., K. Söderström et al.), allowing the growth of highquality Si and still providing good light-trapping. These new substrates however suffer from parasitic
absorption due to the presence of an a-Si “dummy” layer. He introduced a similar back-reflector using
2
plasmonics (via nanoparticles) in a collaboration with IMT. A gain in current was observed (25 mA/cm
for a 2.8-µm-thick cell), but still not as good as state-of-the art cells. B. Blank (FZJ, Germany)
showed the necessity to reach power-matching conditions in tandem cells instead of current-matching
for obtaining the highest efficiencies, very similarly to what was shown from IMT by M. Bonnet-Eymard
last year. This was also reminded in the talk of M. Boccard (IMT, Switzerland), who in addition presented the latest results of the Pv-Lab, including the recent world-record microcrystalline Si singlejunction solar cell (10.7% efficiency, certified at Fraunnhofer ISE) and a very high stable efficiency of
12.3% for a tandem cell (non-certified). He also presented interface improvements for microcrystalline
single junction cells based on a-Si:H buffer layers, and smoothening interlayers to promote a defectfree microcrystalline growth in tandem configuration. Jathong (TokyoTech) showed improvements in
micromorph devices by using silicon-oxide alloys and optimized CO2 plasma, as proposed by IMT in
2000 and 2010.
Finally, some excellent results on recrystallized- and epitaxially-grown (epi-) Si were shown. J. Huang
(UNSW, Australia) presented a comparison between liquid-phase (LPC) and solid-phase recrystallization (SPC) of evaporated a-Si. Higher carrier mobility was obtained with LPC (up to 2502
450 cm /Vs), leading to a high Voc of 585 mV and a record cell efficiency of 11.7% (585 mV, 72.4% FF,
2
2
and 27.6 mA/cm ) on 1 cm , with a 10-µm-thick cell. R. Cariou (CNRS, Palaiseau, France) obtained
the student award for the category 3 for his work on epitaxial Si grown by PECVD at temperature
below 200°C. He showed the possibility to grow epitaxial crystalline silicon at low temperature and to
2
detach it from the wafer. An 8.8% efficiency (539 mV, 80.5% FF, 20.2 mA/cm ) was demonstrated for
a 10-µm-thick epi-Si solar cell, however still attached on the wafer in this case. In the last thin-film
silicon presentation, P. Kapur (Solexel) demonstrated very high efficiencies of 20.6% (40-µm-thick
cell epi-Si) and 21.2% (70-µm-thick cell epi-Si on CZ-wafer) with their process of epitaxial growth on a
reusable Silicon wafer, claiming that they can reuse the same wafer a large number of times.
Crystalline silicon solar cells
An increasing interest for the silicon heterojunction technology (SHJ) has been observed during
this conference. This may be explained by the outstanding efficiencies achieved during the last year.
Panasonic achieved a remarkable gain of 1% absolute bringing the world record efficiency for SHJ to
24.7%. A particular work has been done to improve the surface passivation at various injection levels
improving therefore the “implied” FF. The main characteristic of this cell are: i) a 98μm thin wafer ii) a
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2-busbar metallization made by silver paste printing, iii) a 100 cm cell area. The resistive losses were
also decreased by improving the TCO mobility. Kaneka presented their latest results with electrodeposited copper for the front-electrode. The best efficiency achieved by using this technology was
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24.2% with 40 mA/cm . Modules were processed with copper metallization and no reliability issues
were observed. Finally, the copper metallization allows to reach even higher efficiencies under small
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concentration. 25% has been reached under 7 suns concentration. Prof. Ballif from EPFL presented
the 22.4% lab-record efficiency obtained together with the CSEM PV-center. Research topics as thinwafers, a-SiOx:H layers, MgF2 back-reflector or cells interconnection by using the smart-wire technique were also discussed. CEA-INES presented efficiencies >21% on mono-like material. The rearemitter technology was also discussed and it was shown to increase the FF from 77.8% to 80%. IBCSHJ devices at 19% of efficiency were presented. Those cells use a laser ablation technique for the aSi:H patterning. LG presented their results on the IBC-SHJ cells. 23.4% of efficiency has been obtained by using this architecture. An a-SiOx layer is used at the front-side to improve the transparency.
The contact between the silicon and the TCO was improved by using μc-Si:H for the contact.
Concerning Metallization, several presentations of interest should be mentioned. Bosch solar presented a silver metallization by using inkjet deposition technique. Remarkable geometries of 35μm
with a 1:1 aspect-ratio were demonstrated. This technique allows a silver consumption of less than 50
mg per cell. IMEC achieved 20.7% efficiency on p-type PERC cells by using copper plating. The opening of the front ARC is made by using laser ablation. A Ni layer is first deposited as a diffusion barrier.
Tin finishing was substituted by electrodeposition of silver due to the poor stability of tin at hightemperature. Thibert from INP showed the use of flexographic technique to transfer a silver paste
pattern on the cell. 17.9% efficiency was obtained. However even if the JSC is increased, a drop is observed in the FF by using this technique. J. Geissbühler from EPFL presented the comparison between the silver paste metallization and the copper electroplating for SHJ solar cells. The 22.4% efficiency obtained by using this technique was presented as well during this talk.
Finally, concerning other c-Si-related presentations, Veschetti from INES presented the results obtained on mono-like for PERT solar cells. 20% efficiency was achieved by using this material. However, only 50% of the ingot is suitable for high-efficiency solar cells. Also, Feldmann from Fraunhofer
ISE presented the use of a tunnel oxide as a passivating contact. The cell is based on an n-type wafer
with a front boron emitter. The back side is fully covered by an ultra-thin tunnel oxide (~15-20 Angstrom) and a doped polysilicon layer. Remarkable VOC of 703 mV were achieved which allows a 23.7%
cell efficiency with a high efficiency photolithography diffused front side.
A clear highlight and possible game changer for crystalline silicon was the presentation of Prof. Sachs
(1366) who showed how they new way of making multi-crystalline wafers (pick up wafers on a tem2
plate from a molten Si bath) could make sawing obsolete. From a 5x5 m , 5 MW of wafers should be
produceable per year, starting from polysilcon. Standard efficiency of 17-17.1% are currently
achieved.
Grid Integration
Several oral presentations treated PV production forecast. A. Los presented a method for 15 minute
ahead forecasting using a camera. The main issue is the non-linearity of clouds shapes changes. SC.
Müller from Meteotest presented their project on 30 min to 6 hours forecast in the canton Bern. They
found out that forecast accuracy depends mainly on topography; they are more precise in the flatland.
A PV power generation forecast using machine learning was also presented as well as the modelling
of the effect of clouds crossing a big PV power plant.
When PV power production increases, more inverters and less rotation generators with rotation inertia
are connected to the grid, which negatively influences the frequency control of the grid. D. Geibel
from Frauenhofer IWES presented new inverters with statim control that can replace rotation inertia
control. This control is faster than current primary inertia control. Several studies on the effect of high
PV penetration in low voltage grid were presented. Simulations showed that increasing PV penetration
first reduces the cable and transformer electrical losses after a certain point and the losses increases
when PV share is increasing more. Voltage control, feed-in curtailment, storage and PV panel orientation diversification can increase PV power hosting capacity of a low voltage grid.
On household level, PV systems with electrical (battery) and/or heat (hot water tank) storage in the
context of feed-in limit were addressed in more than four presentations (including one by Y. Riesen of IMT) all based on modelling. An optimisation using electricity production and use forecast can
be used in order to minimizes the losses due to the feed-in limit and maximize electricity selfconsumption.
Packaging and module design
PID (Potential induced degradation) was a large topic at this year’s PVSEC, with a dedicated oral session and many visual presentations. The topic is becoming much better understood, as more data
continuously comes in from the field. Of special note, P. Hacke from NREL discussed the ongoing
development of a qualification test designed to identify modules that are sensitive to PID. This is a
very difficult subject, as there are various types of PID, some of them reversible, some not. Also, PID
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can be prevented by many independent design aspects, including glass type, encapsulant type, frame
type, and also the installation design.
In many presentations, including that from V. Naumann, Fraunhofer CSP, the different types of PID
were outlined, including polarization, connector/metallization corrosion, and shunting. Mainly the
shunting type was focused on, and it was shown that it results from sodium ion migration from the
glass into the cell. They suggest that PID degradation rate depends on voltage in the SiN layer.
Both the presentations from NREL and J. Berghold, PI Berlin discussed the different types of lab
tests used to induce PID, suggesting that the chamber test using 60°C/85%RH produces the best
results. The commonly used foil test, for example, cannot differentiate between modules using different frame designs.
A number of presentations (including the ones from A. Masuda, AIST, M. Miyashita, PVTEC, G.
Stollwerck, 3M) and posters showed results for module degradation in Damp Heat (DH, 85C,
85%RH) conditions and Thermal Cycling (TC). There was a general consensus that in crystalline silicon (c-Si) type modules encapsulated with EVA, acetic acid is a primary cause of degradation. Therefore, many advocate to use a backsheet that is permeable to acetic acid. A particularly interesting
presentation from K. Morita, TUV Rheinland Japan exposed PV modules from 8 different Asian
manufacturers to various aging conditions, including DH, TC, and UV, apparently the equivalence to
3x the IEC standard severity. They observed less than 5% power degradation in any of the modules,
with corrosion and an increase in series resistance being the main degradation mode. An interesting
point is that DH caused degradation around the busbars, while TC around the fingers.
Many presentations either focused directly or included a section on correlating accelerated aging test
results with phenomena observed in PV modules installed outdoors. This is a very important issue,
since climatic chamber tests tend to disproportionately accelerate a module’s degradation modes,
causing inaccurate aging test results. A poster from B. Braisaz, EDF presented a very simple method
of extrapolating DH chamber tests to an expected outdoor degradation, isolating the thermally activated degradation mode of corrosion for c-Si modules. An interesting presentation from W. Gambogi,
DuPont showed that a failure mode involving backsheet cracking, widespread in a particular large
installation in Spain, could be reproduced using a simultaneous UV and TC accelerated aging test.
Various other presentations successfully reproduced outdoor phenomena like snail trails and PID using chamber tests as well.
The ethylene vinyl acetate (EVA) encapsulant used in the vast majority of commercial PV modules is
seen as a critical component with respect to reliability, as could be seen from many presentations
including G. Oreski, PCCL and E. Malguth, LayTec in-line (Berlin). The lamination process, the
chemical additives used, among other factors, are important to EVA performance. An interesting
presentation from A. Morlier, ISFH showed results from GCMS chemical analysis of various types of
EVA, to observe the quantity of additives, and their evolution through processing and aging. The conclusion is that there was no significant difference in degradation (in DH and accelerated UV aging)
among the various types of EVA, and no matter the curing state. The only difference is that the less
cured EVA showed more yellowing. Apart from this, the EVA curing state after lamination is generally
known as an important quantity, affecting many parameters like transmission, adhesion, etc. There
were a number of presentations focused on various tools for measuring this quantity, being either
more accurate, non-destructive, and/or able to be integrated into a production line. The techniques
presented included a Rheology method (Y.H. Chou, DelSolar) and Raman spectroscopy (C. Hirschl,
CTR (Austria)).
The snail trail phenomena, a popular topic in last year’s conference, was addressed far less this year.
One very complete presentation from S. Meyer, Fraunhofer CSP concluded that this phenomena is
merely visual, with no observed effect on power output thus far. However, it is still uncertain what effects might arise during long term exposure. The effect seems very well understood, and they were
able to reproduce the phenomena in the lab, exposing c-Si modules with cracked cells and a moisturepermeable backsheet to hot and humid chamber conditions. Their explanation is that moisture is able
to permeate through cell cracks and then dissolve silver from the cell’s finger electrodes. Silver nanoparticle are then suspended in the encapsulant, causing the observed discoloration. Since the discoloration occurs only above the electrodes, there is no effect on performance.
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CdTe, CIS and related ternary and quaternary thin film solar cells
P. Reinhard, F. Pianezzi, C. Gretener, M. Werner, C. Fella, S. Buecheler, A. N. Tiwari
Laboratory for Thin Films and Photovoltaics, EMPA
Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
Überlandstrasse 129, CH-8600 Dübendorf
Tel +41 (0)44 823 41 30, Fax +41 (0)44 821 62 44
Email: ayodhya.tiwari@empa.ch
Papers presented during the technical sessions showed remarkable progress in the field of CdTe,
Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) and Cu2ZnSn(Se,S)4 (CZTSSe) thin film solar cells, while a modest industrial
presence was visible in the exhibition area. Overall there were about 146 oral and poster presentations with a breakdown of 65 papers in CIGS, 56 papers in CZTSSe, 11 papers in CdTe and 14 papers on buffer layers for CIGS solar cells.
The keynote talk by A. N. Tiwari, EMPA (Switzerland), presented the current state of the art status
report of CIGS and CdTe solar cells and modules developed in leading R&D institutes and industries
worldwide. With the development of 20.4% record efficiency flexible CIGS and 19.6% CdTe solar cells
the technology of thin film solar cells is comparable to poly-Si wafer based solar cells. Several companies have reported large size module efficiencies of 14% to 17%. First Solar with CdTe technology
remains the leader in terms of low production cost and high production volume. Ad-vantages of roll-toroll manufacturing of flexible solar cells for low production cost and low balance of system costs were
highlighted. He reported the new CIGS process of EMPA which resulted in 20.4% record efficiency
flexible CIGS solar cells and suggested potential for further efficiency improvement. In a joint collaboration EMPA and Flisom Company have developed monolithically connected flexible CIGS minimodule of 16% record efficiency on polymer film.
There was a session devoted to the oral presentations by industries but additional industrial contributions were also presented in poster and other oral sessions. Following is the brief summary of some
selected papers at the conference.
Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells
3AO.4 Industrial production
3AO.4.1 N. Mackie et al. (Miasolé, USA) A different approach: CIGS using all PVD
The roll-to-cell concept using an all-PVD production line was discussed. The CIGS absorber material
with a thickness of 1.5 μm is sputtered onto a flexible stainless steel substrate in less than 6 minutes.
Sodium is allowed to diffuse from the back electrode (Mo:Na). Buffer layer and TCO are sputtered as
well, and cells are then interconnected using a proprietary tape. The final modules can be encapsulated in glass or flexible sheets, depending on the final application. The average full size module efficiency is 13.9% for the current Gen7 modules. Optimization and improvements in the efficiency are made
feasible by the implementation of a feedback-loop process in production, and should lead to the shipment of 15.5% efficiency modules by the end of 2013.
3AO.4.2 V. Bermudez et al. (Nexcis, France) Challenges for large scale deployment of an electrodeposited atmospherically annealed based CIGS module industrial production
Created in 2009, Nexcis is now scaling up quickly towards a pre-industrial pilot-scale production, with
CIGS deposition based on electrodeposition onto a glass substrate followed by selenization and sulphurization at atmospheric pressure. High thickness uniformity (<3%) is achieved. A back to front end
process is used, without any scribing step during the cell formation. Ag-based grid is used in the final
design, with highest submodule efficiency of 14.2% (cell = 16%). With a module efficiency of 14% a
production cost below 0.5 €/W is anticipated in future.
3AO.4.3 K. Matsunaga et al. (Honda Engineering, Japan) Development of high efficiency CIGS
modules
An overview of the activities of Honda Company in CIGS is given. A two-step process (sputtered precursor and selenization) is used for the absorber deposition, in combination with InS buffer layer deposited by chemical bath. Modules with an average efficiency of 13.5% have been fabricated, with a
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record efficiency of 15.2%. Over the past years some work on patterning, scribing P2 and P3 lines
simultaneously, allowed to reduce the dead area. Higher FF could be obtained by a top protection
layer, which reduces the resistivity of the transparent conducting oxide, whilst increasing its transmittance. A total production capacity of 27.5 MW p/year is reported.
3AO.4.4 V. Probst et al. (Bosch Solar CISTech, Germany) Novel absorber mass production
technology for highest efficiency CIS-modules
The fast-convection absorber formation setup developed by Bosch was presented. Sputtered absorber
precursor layers are selenized and sulphurized in a batch inline furnace, leading to a final absorber
thickness of 1-1.5 μm. Short circuit current density has been substantially improved by increasing the
thickness from 1.2 to 1.5 μm. The batch inline furnace selenization allows a good composition reproducibility, and has led to their highest module efficiency of 15.1%, and an average module efficiency of
14.3%. Production cost below 0.38 $/Wp is estimated with a production capacity of 1 GWp/year and
average module efficiency of 16.3%.
3AO.4.5 T. Repmann et al. (Manz CIGS Technology, Germany) Laser processing for high efficiency CIGS modules
A best module efficiency of 14.6% (104.8 W) was presented, produced on their 6 MW p/year production
line. Improvements due to optimized laser scribing was reported, where the dead area was reduced
from the conventional 350-400 μm width by using a laser scribed P1 and mechanically scribed P2 and
P3 to less than 200 μm with the implementation of an inline precision control system (IPCS) with very
high accuracy.
3AO.4.6 P. Borowski et al. (AVANCIS, Germany) Challenges in measuring the true efficiency of
CIGS modules
Data based on AVANCIS modules measurements under different conditions showed how difficult it is
to measure a true efficiency of modules. Great attention should be paid to possible measurements
error when comparing module performance measured in different laboratories and companies.
3AO.6 Wide gap absorbers
3AO.6.1 S. Ishizuka et al. (AIST, Japan) Improved open circuit voltage and fill factor in CuGaSe2
solar cells
After having investigated the influence of the Se/metals ratio during co-evaporation on the final device
performance of cells with CIGS-based absorbers (article to be published in Applied Physics Letters),
AIST presented results on the influence of the Se/metals ratio during deposition of CGS absorbers.
Whereas an optimum for Se/metal ratio of 7-10 was found for CIGS (highest efficiency > 19%), an
optimum of 70 was found for CGS, leading to a certified new world record efficiency of 10.98%. High
Voc (912 mV) and FF (70.7%) have led to this result. Moreover, the authors reported a direct observation of a buried p-n junction using electron-beam induced current (EBIC) measurements, with a ca.
100 nm wide Cu-deficient phase at the surface.
3BO.7 Characterization and modeling
3BO.7.1 F. Pianezzi et al. (Empa, Switzerland) 20.4% efficiency flexible CIGS solar cell with a
novel surface modification treatment of the absorber layer
A new surface treatment based on the evaporation of KF onto CIGS absorbers was reported and the
differences with standardly used NaF post-deposition treatment were discussed. The KF postdeposition treatment leads to the removal of a significant amount of Na in the bulk of the absorber by
an ion-exchange mechanism, as well as a significant Cu-depletion of the surface of the absorber. This
surface modification allows a reduction of the deposition time of the CdS layer with improved quality of
the junction, due to facilitated diffusion of Cd atoms onto Cu vacancies. This treatment was used for
the processing of a flexible CIGS solar cell with a new world record efficiency of 20.4%. The addition
of KF after the CIGS deposition can be used beneficially, but introduction of defects are also reported
if added during the CIGS absorber formation.
3BO.7.2 I. Lauermann et al. (HZB, Germany) Analysis of the dynamic behavior of sodium on
surfaces and interfaces of chalcopyrite thin film solar cell absorbers and its influence on solar
cell characteristics
Based on XPS measurements the appearance of Na on the CIGS surface during storage in air was
reported, but this adsorbed layer could be removed simply by storage of samples in vacuum. The in13/51
fluence of oxygen on such a mechanism is discussed. The sodium present on the surface of an absorber is also present then within the buffer layer (sputtered Zn(O,S)). Storage is then seen as a critical issue to avoid possible detrimental Na influences on the junction formation.
3BO.7.3 F. Daume et al. (Solarion, Germany) Sodium in the degradation process of
Cu(In,Ga)Se2 solar cells
Solarion observed a significant loss of FF on their unencapsulated modules during damp heat stability
tests. Two stages of aging are observed, with a much more pronounced degradation due to increased
serial resistance when the modules contain some sodium. Electroluminescence measurements indicate that it is due to a degradation of the back contact, possibly induced by changes in the Na content
at the CIGS/Mo interface (as indicated by SIMS depth profiles).
3BO.7.4 A. Gerber et al. (Jülich, Germany) Detailed analysis of several types of defects in
Cu(In,Ga)Se2 solar modules using structural, electrical and optical imaging techniques.
In order to obtain insights on the type of defects leading to specific observations (type of defects) in
electroluminescence measurements of CIGS modules, synthetic defects were introduced to be able to
attribute them more precisely. Evidence for shunt mitigation due to CdS layer was shown.
3BO.7.5 T. Kobayashi et al. (Tokyo University, Japan) A comparative study of heat-light soaking effect on CIGS thin film solar cells with Zinc compound buffer layers deposited by ALD and
CBD processes
Behavior of CIGS solar cells after heat-light soaking treatments was discussed, mostly showing the
influence of different buffer layers. An irreversible increase in FF is observed for cells with both types
of buffer layers, but most significant for CBD-Zn(O,S) (efficiency from 7.3% to 16%). The changes are
attributed to a modified S/S+O ratio, leading to an improved conduction band offset. Highest efficiency
of 18.8% was reported for CBD-Zn(O,S) compared to 18.7% for ALD-Zn(O,S).
3BO.7.6 A. Delamarre et al. (CNRS Chatou, France) Sub-micrometer mapping of open-circuit
voltage and collection efficiency of CIGS solar cells.
A new technique to measure sub-micrometer differences in open-circuit voltage was presented. Based
on the combination of luminescence measurements and confocal microscopy, this method measures
the splitting of the quasi-Fermi level. It was exemplified on CIGS microcells, with a 2 μm spatial resolution and 2 nm wavelength resolution.
3BO.8 Buffers and solution processing
3BO.8.1 R. Klenk et al. (HZB, Germany) Special introductory presentation: development of Cdfree buffer layers for large scale production in the NeuMaS Project.
Insights of a large German collaborative project (NeuMaS) aimed at finding the most suitable alternative buffer layer for mass production of CIGS solar cells and modules were presented. Challenges
such as transport between absorber deposition on an industrial production line (i.e. Bosch) and buffer
deposition, or the need to adapt the intrinsic ZnO resistive layer were identified. ILGAR-based ZnO
deposition was found as best result for now, with very stable performance, with a 16.8% efficiency.
3BO.8.2 D. Hariskos et al. (ZSW, Germany) Atomic layer deposition of Zn(O,S) buffer for CIGSbased solar cells
Results of a collaborative project involving Manz, Beneq and ZSW on the development of CIGS solar
cells with Zn(O,S) buffer layers by ALD were presented. The composition of the CIGS absorber surface is found to significantly influence the coverage of the buffer layer. The passivation of Se vacancies with oxygen by an air annealing step can be used to increase the coverage of the absorber surface. A highest efficiency of 18.1% using industrial scale equipment was reported.
3BO.8.3 J. Malaquias et al. (Uni Luxembourg, Luxembourg) Deep eutectic solvents as electrolytes for the simultaneous electrodeposition of indium and gallium for Cu(In,Ga)Se2 thin film
solar cells
A highest efficiency of 7.9% was achieved using a new type of reaction pathway for overcoming the
difficulties of electrodepositing In and Ga in a simultaneous step, due to significant differences of the
reduction potential of both elements.
14/57
3BO.8.4 U. Berner et al. (Robert Bosch, Germany) A new solution based route to high efficiency
CuInGaSe2 solar cells without carbon residues
A new alloying route at quite low temperature (approximately 200°C) was presented. A highest efficiency of about 11% was achieved with a 2-6 min annealing.
3BO.8.5 T. Hildebrandt et al. (CNRS Chatou, France) New insights on the understanding of
Cu(In,Ga)Se2/CBD-ZnS/windows interfaces for high efficiencies solar cells using advanced
composition profiling techniques
When using ZnMgO as resistive layer in combination with ZnS buffer layer, a high reduction of the
metastabilities can be achieved if the first 10nm of the ZnMgO are deposited without any oxygen.
Depth profiles by using glow discharge-optical emission spectroscopy are presented to study the
presence of oxygen at the interfaces. A higher amount of sodium is found in ZnS buffer layer than
conventionally used CdS, but it can be reduced if no oxygen is used during the deposition of ZnMgO.
It is argued that oxygen can act as Na pump, and that sodium could be responsible for the meta-stable
effect.
Visual presentations
3BV.5.3 F. Yang et al. (Stion, USA) Thin film PV: Moving at the speed of solar
A concept of tandem solar cells based on CIGS absorbers and 4 terminal configuration was presented. Even though not much information on the actual materials was given (proprietary information),
possible scope for efficiency above 22% was reported.
3BV.5.37 H. Hiraga et al. (Toshiba, Japan) Photovoltaic properties of homojunction CIGS solar
cells using various divalent n-type dopants.
A highest efficiency of 17.7% was achieved using a solution-dipping of the CIGS absorber to invert the
CIGS surface doping and create an homojunction. Out of different elements investigated for CIGS
surface inversion, Cd was found to be the most effective, and this was explained based on bond valence sum theory.
3BV.5.44 S. Spiering et al. (ZSW, Germany) Optimization of buffer-window layer system for
CIGS thin film devices with indium sulphide by in-line evaporation.
A record efficiency of 18.1% was reported for a CIGS solar cell with an InS buffer layer and the effects
of processing conditions were presented.
3BV.5.52 S. Buecheler et al. (Empa, Switzerland) CIGS thin film solar modules interconnected
by all-fiber laser based scribing processes
A comprehensive study, performed in a collaboration involving BAUS, Solnev, Onefive, presented the
influence of different scribe parameters during P1, P2 and P3 using a new type of laser scribe setup.
The dead area of scribed part was reduced to below 100 μm and a highest certified efficiency of
16.6% was reported for a mini-module deposited on glass by EMPA.
Cu2ZnSn(Se,S)4 (CZTSSe) solar cells
Oral presentations
3AO.5.1 T. Kato et al. (Solar Frontier, Atsugi, Japan) Buffer/Absorber Interface Study on
Cu2ZnSnS4 and Cu2ZnSnSe4 Based Solar Cells: Band Alignment and Its Impact on the Solar
Cell Performance
T. Kato at al. achieved a conversion efficiency of 10.8% on Cu2ZnSnS4 (CZTS)-based photovoltaic
submodule by optimizing the CBD process via suppression of inter-diffusion. In their study, they made
Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) submodule with CdS buffer layer to explore possibility of higher efficiency on
the selenide kesterite. The compositional and electronic investigation on the buffer/absorber interface
revealed inter-difussion of Cd, Zn, and Se between buffer and absorber layer as well as an upward
shift of VBM in CdS near the interface. Previous CZTSSe submodules showed S-shaped J-V curves
caused by out-diffusion of Zn and Se from CZTSSe to CdS.
15/51
3AO.5.2 M. Bär et al. (HZB, Berlin, Germany) Chemical Interaction at the CdS/Cu2ZnSnSe4
Thin-Film Solar Cell Interface
Chemical interaction at the absorber/ buffer layer interface was investigated by a combination of different surface sensitive and near-surface bulk sensitive electron and x-ray spectroscopies. A CdS
deposition-induced diffusion of Cu and Sn into the CZTSe bulk and/or of Zn and Se into the buffer
layer was found. The presence of Cd(OH)2 close to the CdS/CZTSe interface is indicated by the MNN
spectral shape.
3AO.5.3 S. Delbos et al. (CNRS, Chatou, France) Kesterite Solar Cells by Co-sputtering and
Annealing
A two-step process of Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) consisting of the Cu-Zn-Sn precursor deposition by DC
pulsed magnetron sputtering and following a rapid thermal post-annealing was presented. Annealing
was done in a closed graphite box. It was found that the annealing parameters such as temperature
and pressure are not independent from each other. Formation of MoSe2 and other binary compounds
is enhanced significantly for long annealing times or high temperatures. Solar cell efficiencies of about
7% despite SnSe2, SnSe in the layer or MoSe2 layer were achieved.
3AO.5.4 R. Mainz et al. (HZB, Berlin, Germany) Cu2ZnSn(S,Se)4 Formation from Cu-Zn-Sn-S
Precursor Films Deposited at Low-Temperatures
R. Mainz et al. presented a real-time analysis of the selenization of Cu-Zn-Sn-S precursor films deposited by low temperature co-evaporation. In-situ energy-dispersive X-ray diffraction was done with a
combination of process modeling. It was found that Kesterite can be formed from C-Z-T-S in short time
by selenization. In order to ensure a complete kesterite formation the selenization process has to be
long enough to ensure that the Se reaches the back of the film.
3AO.5.5 C. M. Fella et al. (Empa, Laboratory for thin films and Photovoltaics, Switzerland) Reaction Pathways for the Formation of Cu2ZnSn(S,Se)4 Absorbers from Metal Salt Precursors Annealed under Selenium Atmosphere
The formation of chemical phases in non-vacuum deposited layers was presented. Layers of Cu-ZnSn-S precursors on Mo coated glass were annealed in elemental selenium created atmosphere and
the influence of Na was investigated. Sodium influences the crystallization as well as electronic properties. Solar cell efficiencies above 6% were reported.
3A0.5.6 M. Umehara et al. (Toyota, Aichi, Japan) Cu2Sn1-xGexS3 (CTGS) Solar Cells: A Promising Candidate for Earth-Abundant and Nontoxic Thin-Film Multi-Junction Solar Cells
M. Umehara at al. fabricated CTGS thin-film solar cells from Cu-Sn co-sputtered precursors using a
newly developed sulfurization method with S and GeS2 vapors. The grain size was enlarged by using
a three zone furnace, with a sample zone, GeS2 zone and sulfur zone. With this new method 6.0%
conversion efficiency for CTGS and 2.13% efficiency for CTS solar cells were obtained.
Visual Presentations
3BV.5.4 A. Neisser et al. (crystalsol, Tallinn, Estonia) Flexible Monograin Membrane Photovoltaic Modules – Roadmap to Production
Large mono-crystalline CZTS grains were embedded in thin polymer layer for developing flexible solar
cells with a composite structure. The so-called monograin membrane was further processed and flexible, light weight thin film solar modules with conversion efficiency of 8.36% were reported. They
claimed that the approach of monograin membrane can be easily implemented into roll-to-roll production.
3BV.6.13 T. Schnabel et al. (ZSW, Stuttgart, Germany) Solution-Processed Cu2ZnSn(S,Se)4
Solar Cells: Influence of Preparation Parameter
CZTSSe were prepared in a two-step approach. The metal salt solution was prepared with dimethyl
sulfoxide as solvent. The precursor solution was deposited on a molybdenum coated substrate via
doctor-blade coating and subsequently annealed in selenium-containing nitrogen-atmosphere. Depth
profile and Raman confirmed CZTSSe absorber but with different crystallinity throughout the layer. An
efficiency of 9.9% is reported.
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3BV.6.60 E. Robert et al. (University of Luxembourg, Belvaux, Luxembourg) Effects of ZnSe
secondary phase on Cu2ZnSnSe4 solar cells
It is suggested that ZnSe blocks photo generated minority carriers in the interface between CZTSe
and CdS. The performance of devices is showed and analyzed for increasing ZnSe front aggregation.
EQE measurements suggested non expected shape above the ZnSe band gap, which is attributed to
photon absorption by ZnSe. Simulated EQE spectra support the experimental finding.
CdTe Solar Cells
Oral Presentations
3AO.6.2 C. Gretener et al. (Empa, Dübendorf, Switzerland) Back Contact Formation and Cu
Doping of CdTe Solar Cells in Substrate Configuration
CdTe solar cells are produced in substrate configuration using a new processing method. Efficiencies
up to 13.6 % on glass and 11.5 % on flexible metal foil are achieved. Sb, Sb2Te3 as well as MoOx
give working back contacts, however, only MoOx enables highest efficiencies. Doping of the CdTe is
performed after the CdCl2 treatment of CdTe by evaporation of small Cu amounts and subsequent
annealing. This doping causes a large drop of CdTe resistivity and an increase in hole concentration.
Upon Cu addition the current barrier is lifted what can be explained by a shift of the position of carrier
collection to position of carrier generation as observed from EBIC measurements. Simulations verified
that the increase in current originates in the doping of CdTe. Additionally, a lowering of the back contact barrier height upon Cu addition causes a further increase in VOC. Both of these effects can be
observed in substrate and in superstrate configuration. Contact resistance and barrier height measurements showed that the back contact barrier of substrate configuration is still higher than the one of
substrate configuration.
3AO.6.3 A. Salavei et al. (University of Verona, Verona, Italy) Analysis of CdTe Activation
Treatment with a Novel Approach
A new treatment procedure for the use in a low temperature process for CdTe solar cells is introduced.
While Freon treatment allows avoiding the formation of deep defects only CdCl2 treatment enables
high efficiency. Therefore the two treatments are combined applying first the Freon and subsequently
the CdCl2 treatment. With this the formation of deep defects is suppressed giving an even higher efficiency than for the standard CdCl2 treatment although the carrier concentration is lower. The double
treatment also enables better homogeneity. Efficiencies up to 15.3% could be obtained using this new
treatment approach.
3AO.6.4 G. Bardizza et al. (European Commission DG JRC, Ispra, Italy) Performance of Thin
Film PV Mini-Modules in a Superstrate Configuration (CdTe) on Glass with Novel Fibre Laser
Processing
A new pulsed laser technique based on Photonic Crystal Fibres (PCF) has been developed and tested
within the European funded Alpine project for the improvement, in terms of precision and speed, of the
existing scribing technology in PV modules through the usage of high quality beam fiber lasers. In this
work they report about the first evaluation of the quality of the scribing process performed by innovative PCF lasers according to the particular patterning steps (P1, P2 and P3) which are applied on
CdTe mini-modules in superstrate configuration on glass. A comparison with devices prepared with
standard scribing technology is presented. The P1, P2, P3 scribing patterning steps have been evaluated separately in this work and devices scribed with the novel laser technology reported clearly either
improved characteristics in two cases (P1 and P2 scribing) or worsen characteristics in the case of P3
scribing. In detail devices with P1 and P2 patterning scribed with PCF laser reported an evident improvement in maximum power of slightly above 5% while devices with P3 scribed with the novel laser
technology showed a maximum power value about 3% lower than the reference one.
3AO.6.5 A.J. Clayton et al. (Glyndwr University, St. Asaph, United Kingdom) Effects of CdCl2
Treatment on Ultra-Thin MOCVD-CdTe Solar Cells
Ultra-thin CdTe PV solar cells with 0.5 μm absorber thicknesses were produced by APMOCVD on to
aluminosilicate/ITO substrates. A wide band gap Cd1-xZnxS window layer was utilized to improve
spectral response in the blue region of the solar spectrum. XPS was used to characterize the Cd1xZnxS window layer composition after varying degrees of Cl activation treatments and it was determined that the Zn content reduced with longer CdCl2 deposition times. XPS also revealed that the
degree of S interdiffusion across the p-n junction increased with CdCl2 deposition time leading to
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strain relaxation and reduction of related defects improving VOC. Increased p-type doping in the absorber to give an np+ device structure improved ultra-thin CdTe solar cell performance with further
increase in VOC. Up to 8.3% efficiency could be achieved with a 0.5 μm absorber produced by
MOCVD.
3AO.6.6 O. Zywitzki et al. (Fraunhofer FEP, Dresden, Germany) Effect of Chlorine Activation
Treatment on EBIC Signal Distribution of Cadmium Telluride Thin Film Solar Cells
The effect of activation treatments with different strength on CdTe solar cells is investigated. Characterization is per-formed using FE-SEM and EBIC measurements. Before the activation treatment the
grain boundary near regions act as strong recombination sites for charge carriers. Upon the CdCl2
treatment grain boundaries in EBIC begin to glow suggesting grain boundary passivation. With increasing activation temperature the EBIC signal becomes more homogeneous, but the properties of
the pn-junction are already deteriorated.
3BV.5.62 J.L. Peña Chapa et al. (Cinvestav, Merida, Mexico) Oxygen and Nitrogen Effect on
CdTe Surface and Solar Cells Parameters
CdTe solar cells were activated under different atmospheres using Argon-CHCIF2, Argon-OxygenCHCIF2 and Nitrogen-Oxygen-CHCIF2 gas mixtures. Addition of oxygen was shown to diminish recombination and to improve PV parameters with an efficiency of 8.8% compared to using only ArgonCHCIF2 giving 6.2% efficiency. The additional use of nitrogen generated the smoothest surface and
improved mainly shunt resistance, fill factor and efficiency to a value of 10.3%.
3BV.5.75 A. Bosio et al. (University of Parma, Parma, Italy) Key Developments in CdTe Thin
Film Solar Cell Back-Contact
CdTe solar cells are prepared with different metal telluride back contacts. The materials used are
Bi2Te3, As2Te3 and Sb2Te3. The effect of an air annealing after back contact deposition on cell efficiency and stability is investigated. Implementing the air annealing after back contact formation increases the cell efficiency from 12.0% to 13.8%. Without the air annealing stressing the cell under one
sun at 80°C for 1200 hours causes a relative drop in efficiency by more than 45%. If the cell is air annealed the relative efficiency drop after stressing is only slightly over 20%
3BV.6.21 I. Rimmaudo et al. (University of Verona, Verona, Italy, Roth & Rau, Germany) Study of
the Effect of Absorber Etching on the Back Contact Performance of CdTe Solar Cells
The effect of the bromine methanol etching duration of CdTe before back contact deposition on CdTe
solar cells is studied. GIXRD suggests the formation of different compounds on the CdTe surface depending on the etching time. Non-etched samples show unstable Cu2Te probably affecting the stability. This is also supported by the stronger aging bias dependence; while in short circuit mode the Cu is
forced to stay at the back contact causing less instability than in open circuit mode where Cu can
move freely through the cell. In etched cells Cu forms more stable compounds (CuTe) with CdTe,
resulting in a slower degradation which is also less bias dependent.
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PV Module – performance, testing, qualification and certification
BIPV – Building Integrated PV
T. Friesen, R. Rudel
SUPSI - DACD-ISAAC
Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana
Via Trevano, CH-6952 Canobbio
Tel. +41 (0)58 666 62 51 Fax +41 (0)58 666 62 59
Email: thomas.friesen@supsi.ch
Disclaimer: due to a large number of visual and poster sessions and of the parallel events this
list does not intend to be representative for the whole event.
BIPV: Building integrated photovoltaics
This year two sessions and a parallel event were dedicated on BIPV topic:
1.
2.
3.
PV and architectures
PV as building material component
PV, Forms, Landscapes (organized by ENEA, JRC and Domus)
Despite the fact that BiPV market is still a niche, there are a lot of discussions in this field and people
are interested in this topic. The EU directive on Net Zero energy building is driving architects and
planner’s attention on photovoltaics and in general on Renewable energy system RES integrated in
the building envelop.
Three main questions were addressed by the Conference: is it possible to make good architecture by
the use of PV? Which kind of tool, standard/norms are available to model and to consider BIPV modules/system as building material component? What is the role of PV in Landscapes and Urban environment?
5CO.8: PV as building material component
F. Frontini et al (SUPSI, Switzerland), presented an overview of the problematic of consider BIPV
module as conventional building component. He underlined what are the main causes of the slowdown in the use of PV as building component. Possible solutions are also presented especially in order to give the main stakeholders affordable information of PV module as for a common building component. The starting point of his discussion was the experience of the authors in several international
research project, in the International Energy Agency (SHC Task 41 Solar Energy and Architecture;
SHC-ECBCS Task 40-Annex 52 Towards Net Zero Energy Solar Buildings) and, in particular, the participation in the EU 7th FP project “Construct PV”. One aspect the authors would like to underline is
that, despite so much research carried on, and the many attempts to merge different technical fields
visions, the use of the word “integrated”, still reflects a certain vision of PV, according to which PV
components are somehow different from building components. Cost is not anymore the main barrier
for the diffusion of BiPV but affordability and performance. To better understand how affordability and
performance can affect the possible use of PV in buildings, the authors compare conventional PV
module characteristics and the ones of BIPV modules under the perspective of their use in buildings
and the way they have to comply with standards, regulations and building processes. The authors
identify the lack of information provided by conventional data-sheet of BIPV module and propose
some new input.
L. Gaillard et al. (EDF, France), present the investigation of two different ventilated double skin facades that include solar cell in the grazing unit. Constructed from colored, glass-backed PV modules,
the prototypes comprise a façade and rooftop configuration with a constant air gap, a veranda-rooftop
configuration (similar the former with an additional living space), and a pleated façade with alternating
glazed and PV surfaces. Each system was monitored during the course of one year and instrumented
to allow a detailed study of electrical, thermal and aerodynamic behavior. Stack-induced airflow and
heat extraction by the air cavity was further examined through the development of a simplified physical
19/51
model in TRNSYS. This approach should be further implemented and can be used in the design
phase to assess the impact of Double Skin Façade on the internal comfort.
Assoa et al. (CEA, France), presented a study on roof integrate PV system. In 2010 at INES-CEA
seven test benches with 2kWp roof integrated modules were installed. They used 7 commercially
available systems. The test benches were equipped with different monitoring system. The instrumentation installed permitted to measure the layers temperatures, meteorological conditions (inclined and
horizontal total irradiance, air temperature, wind velocity and direction), and electricity generation before and after the inverters. The monitoring was done with a 1 min time step. The acquired data were
used to validate a TRNSYS model. The electrical model is based on “De Soto” one diode model which
was considered the most suitable for the configurations studied, after comparison with two other one
diode models. Monitoring data were used to determine model accuracy in terms of total electricity
production. Main point was the identification of the thermal conductance coefficient between the module and the building construction “Kth”.
A. Lindsay (EDF, France) et al.. They Presented a simulation study on the effect of an active cooling
system, based on pumped cold water on the front of the BIPV module (roof integrated), on the operative temperature of the BIPV modules. The goal of the cooling system was to reduce the operative
temperature. On the one hand, this water flow increases the convective heat exchange on the front of
the panel and reduces the optical losses due to reflection, leading to lower temperatures and better
electrical performances. On the other hand, the activation of the cooling system requires the use of a
pump which consume further electricity. The tool Dymola was used to investigate possible control
strategy and the amount of water needed to cool down the module surface and to increase the efficiency of the modules. A case study was also presented: for an individual dwelling in Nice with a 3
kWp solar panel installation, in the optimal situation, the results of the simulations show that the net
annual electrical generation from photovoltaic panels is 10% higher than that in the reference case
without water flow. The results, also if interesting for the energy output gains, demonstrated that for
measurable gains, considerable liters of water have to be pumped on the roof. Furthermore no discussion on cost and water utilization was addressed by the authors.
F. Moralejo et al. (CIEMAT, Spain). The purpose of this work was to contribute to the characterization
of different PV modules designed for building integration in façades, in particular considering their
optical performance. The authors identify the lack of standard for asses the glass optical characteristics, in particular the norm EN 410:2011, which specifies the methods of determining the luminous and
solar characteristics of glazing in buildings, does not include the angular optical performance of the
laminates, which should be considered in order to reproduce their real operating. conditions. The authors addresses the topic of optical characterization of commercial thin-film PV modules having different degrees of transparency, suitable for building integration in façades. The approach is based on the
measurement of the spectral UV/Vis/NIR reflectance and transmittance of the different considered
samples, both at normal incidence and as a function of the angle of incidence. With the obtained results, the total and zoned UV, visible and NIR transmission and reflection values are calculated, enabling the correct characterization of the PV modules integrated in façades and the subsequent evaluation of their impact over electrical, thermal and lighting performance in a building. This method can be
used for assessing the solar transmittance and the light transmittance of BIPV module when integrated in building envelop.
5DO.12: PV and Architecture: Worldwide Experiences and Issues
R. Hagen (Context, Norway). He presented the result of an international survey on existing BIPV
projects. This research was done within the framework of the IEA Task 41, Solar Energy and Architecture). Despite the long discussion on BIPV and the lack of awareness of architect, the author presents
a list of more than 100 projects and some detail of the 50 selected project of the TASK. All the projects
(worldwide) present a good integration in the building architecture and contribute on the same way to
the energy performance of the building, that often meets the standard of nZEB.
C. Romer, (SERIS, Singapore). EU PVSEC Student Award Presentation. She presented two large
BIPV projects monitored by SERIS. The effect of diffuse light is very important for this climate and
often is underestimated during design phase.
M.-C. Brito, (Uni Lisbon, Portugal). Photovoltaics and Zero Energy Buildings: the Role of Building
Facades. The author presented the importance and the contribution of façade to achieve the ZEB
standard. Different simulation studies at different levels were presented: from building to urban area.
Facades have huge potential in terms of available surface. Façade can contribute to the pick shift of
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electrical power generation. It is difficult to simulate the final yield of BIPV façade because of the complexity of geometry, shadows and irradiance simulation.
I.P. dos Santos & R. Rüther (UFSC, Santa Maria, Brazil). Potential of BIPV in Brazil. In Brazil the
number of existing BIPV projects is very low. With the new energy directive there should be a dramatic
increase of the PV and BIPV installation in future. There is still a lack of awareness on this technology
and the author is implementing a guidelines with a collection of best cases.
E. Klampaftis,( Heriot-Watt University, Edimburg, UK). Adding Colour and Opening-Up Graphic
Design Possibilities for Photovoltaic Modules in the Urban Landscape. The author presented a particular luminescence materials can be embedded into the architecture of photovoltaic module. At the
same time, omni-directional luminescence results in bright coloration of the modules, which can encourage their greater uptake in the urban landscape. The luminescence material is still under development and the durability of the component when exposed outside is still very low. Different color are
possible but they have an impact on the spectrum seen by the solar cells.
PV module performance, testing and certification
The topics of PV module performance and testing were discussed in the mainly in to sessions:
T 4.1. PV modules
T 5.1. PV systems and reliability
At the conference some tendency to change lamination material due to quality issues with EVA was
visible. For the qualification and testing of PV modules it is generally accepted that IEC qualification is
a basic quality requirement but for the field application additional testing for local stresses are important. In addition new test methods as PID gains in importance but the correlation to field aging is
still not clear due to the lack of data’s.
A.E. Eeles et al. (Crest Loughborough), presented first results of light soaking effects and metastabilities of CIGS solar cells caused by Se-Cu di-vacancy. Different cells structures, glass substrate and
flexible cells on metal foil were used in this study. To investigate precondition effect samples were
exposed to light and metastability effects were investigated by applying bias voltage in dark to the
cells. The first out comings of the study is that light soaking at different temperature has an influence
of power measurements and that the time between light exposure and power measurement is relevant. If capacitive effect during the measurement are influences the measurement or the role of the
In/Ga ratio for metastabilitie effects are still under investigation.
A. Guérin de Montgareuil et al. (CEA), presented a summary of the development of the MotherPV
method. MotherPV predict the energy output of PV modules in different climates. This method is
based on outdoor characterisation of the PV module as input for the model. To exclude spectral mismatch and angel of incidence effects the so called self-reference approach is used to calculate the
irradiance on the module. In this study they showed the latest results by using the IEC 61853-1, indoor
characterisation as input for the MotherPV method.
A.Virtuani et al. (SUPSI): novel approach for the laboratory power rating (Wp) of high-efficient, highlycapacitive c-Si PV solar modules based on the measurement of dark IV measurement and a reconstruction procedure (results of CTI-funded MPVT project).
Nicoletta Ferretti (Pi Berlin) and Vahid Fakhfouri et al. (Pasan), presented validation of the DragonBack method to measure high capacitive modules in comparison to a multi-flash approach. The
DragonBack method, developed by SUPSI and Pasan, allow measurement of high capacitive modules
within one 10 ms flash by applying a customized voltage profile to the module. This work tested the
robustness and suitability of the method on several high efficiency modules of 7 different producers,
among them Sanyo HIT, Sunpower n-type and Yingli-Panda. The study shows that the deviation on
the maximum power is smaller than 0.5% between the DragonBack method and the multi-flash approach. Accordingly, the DragonBack® method can be considered as suitable method for the measurement of capacitive modules.
M. Schweiger et al. (TÜV Rheinland), investigated the temperature behaviour of PV models in the
laboratory and outdoors for different thin-film and crystalline technologies. They compared the temperature coefficient of the nominal power (γ), the short circuit current (α) and the open circuit voltage
(β) by means of a pulsed sun simulator according to IEC 61646 and measurements for a wide tem21/51
perature range (10 - 90°C) and different irradiances levels (100 – 1100 W/m²) to determine nonlinearity and deviation to the standard measurement. In conclusion, the temperature coefficient of the
open circuit voltage and the nominal power for thin-film showed a great dependency of up to 43% on
the irradiance level. Temperature coefficient at 200 W/m² in additional to 1000 W/m² are recommended as additional information source. The temperature coefficient α, β and γ of the tested thin-film modules showed non-linearity in the temperature range of 10 - 90°C, but the ±5% linearity criterion of IEC
60904-10 has been fulfilled.
A.Virtuani et al. (SUPSI): a simple approach to model the performance of amorphous silicon PV
modules under real conditions based on aggregate daily solar/meteo parameters and reduced series
of indoor testing (power, temperature coefficients, spectral-response, angle-of-incidence).
C.Monokroussos et al. (TUV-China): Impact of Calibration Methodology on the Power Rating of c-Si
PV Modules: comparison of industry vs testing-laboratory practices.
PID (Potential Induced Degradation) is a degradation mechanism which is becoming perceived has
very serious by the PV community. An entire session has been dedicated to this problem, as well as a
review talk on the phenomenon in a plenary session given by P. Lechner (ZSW). Other talks (including several posters) aimed at giving a physical explanation to the phenomenon (A. Raykov – SolarWorld;
V. Naumann Fraunhofer CSP, ..)
H. Ossenbrink et al. (JRC): IEC Standards for PV. Quick overview of TC82, harmonization of procedures, lowering trade barriers. LCOE estimation of PV electricity in Europe: with today’s cost of PV
modules, the largest voice in the breakdown of LCOE is the cost of capital.
U. Jahn et al. (TUV): comparison of different PV module technologies presenting a novel method to
analyse the performance characteristics obtained from different fields at different locations (Germany,
US, Switzerland, Cipro, France, ..).
Parallel Event of 28th EU PVSEC (Tuesday, 01 October 2013, 08:30 – 12:30)
Beauty and Power of designed Photovoltaics - special session - Photovoltaics | Forms |
Landscapes
The conference, as already introduced in last editions (we are in the fourth edition), had the goal to
widen and deepen the contemporary international debate on integrated photovoltaic in a more holistic
and complex approach that, overcoming the specialized technological, market or energetic perspectives, involves different scales of the built/natural environment as well as a multi-disciplinary approach
(researchers, architects, landscape designers, manufacturer, developers).
A. Scognamiglio (ENEA, Italy) and Heinz Ossenbrink, (European Commission JRC, ISPRA, as
chairs of the event, introduced the event and its visions explaining the features of this 3rd edition.
The session involved different stakeholders allowing to appreciate an interesting comparison and interaction among their different perspective and topics under the common field of PV in artificial/natural
environment (landscape).
Patrick Heinstein (EPFL, Switzerland), presented new approaches for developing low cost PV modules for buildings, showing some results of “Archinsolar project” aimed to develop new PV elements
that should be ultra-reliable and manufacturable at a very low cost, allowing a unique architectural
integration, respectful of the environment, landscape, buildings and traditions.
Philippe Malbranche (CEA-INES RDI, France), presented several researches about PV systems,
some of which still ongoing, ranging from development of multifunctional BiPV component (such as an
“all in one” roof), a double-skin façade with bi-facial PV modules up to floating PV plants (http://ciel-etterre.net/) or prototypes about PV to be installed onto motorway’s surface (solar roads).
Andreas Semmel (Ertex Solar GmbH, Austria) and Laurent Quittre (ISSOL, Belgium), as PV
manufacturers highly specialized in BiPV at international scale, presented some of their renewed and
innovative examples of PV implementation at landscape or built environment also with reference to
innovation of manufacturing processes such as the mass customization. A special front glass fritting
was developed by ERTEX to “hide” the solar cell and to change the color and the appearance of the
module. The efficiency reduction is in the range of 3-4 point of percentage.
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Rolf Hagen (Context AS , Norway), moving towards the role of communication thanks to his experience in coordinating complex projects and design processes, also focused on ways in which natural
processes and environmental technologies interface with a design proposal, and how these interactions can be reflected in the architectural language of the project. Early design phase is a key issue.
Salvator John Liotta (CNRS-LAVUE, France and Kengo Kuma Lab., Japan), moved the focus
towards innovative spatial and aesthetical possibilities for PV components/concepts from an architectural perspective. Starting from the Japanese spatial culture based on the relationship between Nature
and Architecture, he presented several ideas and inputs (also with already developed cases) about
the convergence among PV, parametricism, digital fabrication, and Japanese traditional patterns. The
PV pattern could be investigated both at component as well as at building/landscaping scale.
Walter Hood (Hood Studio, UC Berkeley, USA), presented a “sensible” approach to landscape
where a inhabitants share physical, social, political and economic resources. This multidimensional
context is the setting for the development of powerful sculpted expressions that explore site specific
social and environmental processes such as a PV field. He showed a practice case-study of PV field
developed within an University Campus in USA conceived according to this approach. “Conventional”
modules are used to shape the Landscape and to create a pleasant environment where student, turist
and foreigner could spent free-time and discuss.
Eric Scotto (Akuo Energy, France), as leader of French independent renewable energy power producer( 193 MW in installed capacity and 409 MW in the construction pipeline) presented Agrinergie®,
an innovative programme started in 2008 that focuses on bringing together organic farming and solar
energy, by reconciling energy and agricultural production. Akuo Energy systematically incorporates an
agricultural section in its PV power plants in an attempt to find the most appropriate crops for each
type of soil, be it between ground-mounted panels or in greenhouses.
Stefan Tischer (ENSP, France), presented a perspective of PV as a way for enhancing and recovering some open sites of landscape often compromised by previous uses. He showed different examples, both of research as well as of real interventions, about PV integration in landscape re-design
such as the recovery quarries or dumps.
Furthermore this 3rd edition extended the vision towards the opportunity of demonstrating “The Beauty and Power of Designed Photovoltaics”. Architects and landscape designers have been selected,
thanks to a call for proposal, to present their concepts for making photovoltaic systems a new cultural
experience which enhances the relationship between the citizens and the energy environment. Pierluigi Bonomo, Energy Box (private dwelling) in L’Aquila (IT), Astrid Schneider Solarspeicher / Energiespeicher (energy centre/ multifunctional convention hall) and Apartment building with “Cafe zum
Speicher” (apartment building / cafèrestaurant), Nechlin (DE), Alexander Turin Alive architecture
(transformable building system) and Agence Nicolas Michelin & Associates, French Ministery of
Defense (public building) in Paris (FR), presented their project in the poster session endorsed by the
event.
PV system performance Workshop IEA TASK 13
The IEA TASK 13 Workgroup organized on Tuesday 01.10.2013 from 08.30 to 12.30 a workshop ‘PV
system performance’, held in parallel to the PV Sec conference. The main results related to this topic
out of the first 3 years of collaboration in this workgroup were presented to the audience. The topic
was focused on PV system analysis:
Summary of the methodology to analyze the system performance
Presentation hold by Nils Reich (Fraunhofer ISE) and Achim Woyte (3E – Belgium) with different approaches to analyze PV systems. Achim Woyte presented the stamp collection method, which gives
an immediate view of the performance of the PV system.
Basic principles of system monitoring
Stefan Mau from GL Garrad Hassan (Spain) had a good presentation about the importance of the
quality of PV monitoring system.
Diagnose and failures analysis out of the acquired system data
Mike Green and David Moser presented diagnostic methods for PV systems to understand and predict
the performance and future failures.
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The interest of the PV community to this workshop was high and underlines the importance to understand the analysis of system performance.
Exhibition PV Sec 2013
In comparison to the past editions this year the exhibition was ridimensioned. From over 1100 exhibitors present in Hamburg 2009 in this edition only about 256 exhibitors were present. Mostly the module manufacturers were absent, but the presence of research institutes and laboratory equipment
manufacturer increased. For the scope of SUPSI this was even an advantage because the visitors had
more time to discuss in detail new services.
In this edition of the exhibition the following PV testing laboratories and certification companies were
present:
1.
2.
3.
4.
5.
ISE /VDE
PI – Berlin
ZSW
AIT
JRC ESTI
– Germany
– Germany
– Germany(not accreditated)
– Austria
– European Commission / Italy
(3 less than in the last edition in Frankfurt)
Generally, it can be confirmed that the qualification of PV modules is moving to laboratories in the
Asian region following the production. The Asian laboratories are mostly operated by European companies as TüV Süd, TüV Rheinland, SGS, VDE in Shangai, National Chinese laboratories. In European PV laboratories actually dispose of a huge overcapacity for PV module qualification and some laboratories are already closed for testing activities (SGS in Germany and Modulo Uno in Italy).
Laboratories try to fill the loss of standard qualification with extended testing procedures (PV +, PV
quality…), quality control and R&D. Main new activities for testing laboratories are PID testing, soiling
and special testing for regional requirements. Important activity is the lot acceptance tests for important importers and big PV systems.
24/57
PV Inverters and Electrical System Technology
U. Muntwyler, D. Joss
Berner Fachhochschule
Institut für Energie, Verkehr und Mobilität
Labor für Photovoltaik
Jlcoweg 1, CH-3400 Burgdorf
Tel. +41 (0)34 426 68 37 Fax +41 (0)34 426 68 63
E-Mail: urs.muntwyler@bfh.ch
Einführung
Im Forschungsfeld der Wechselrichter und der Systemtechnik sind Begriffe wie „Grid Integration“,
„Smart Grid“, „PV Hosting Capacity“ oder „(Local) Self Consumption“ sehr prominent vertreten. Dementsprechend lassen sich zahlreiche Konferenzbeiträge zu diesen Themen finden. Indes sind
Schwerpunkte auf Netzintegrationsthemen wie „Peak Shaving“, „Self Consumption“, „Ramp Rate Mitigation“ und „Reactive Power Regulation“ sowie „Active Power Reduction“ festzustellen. Entsprechende Präsentationen seien der Vollständigkeit halber unter Konferenz aufgelistet. Es wird jedoch nicht
detailliert darauf eingegangen.
Die Anzahl an Beiträgen, welche sich mit „klassischen“ Themen wie Zwischenkreistopologien, DC-DC
Konvertern, MPP-Tracking oder allgemein Materialien-/Komponenteneinsatz wie zum Beispiel Induktivitäten befassen, ist überschaubar. Der Schwerpunkt des nachfolgenden Dokumentabschnitts Konferenz liegt auf diesen Forschungsbereichen.
Konferenz
System / Integration / Kontrollstrukturen / Architekturen
Der Ausbau von erneuerbaren Energien und damit auch von Photovoltaik hat heute schon Auswirkungen auf den Elektrizitätsnetzbetrieb. Kommunikationsstandards und –protokolle, Regel- und Kontrollprozesse oder Produktionsmanagement werden hinsichtlich der Integration von neuen erneuerbaren
Energien zukünftig noch wichtiger werden. Bis heute gibt es viele Ansätze für die Realisierung von
„Smart Grids“, doch auf normativer und regulatorischer Ebene sind noch Fortschritte nötig. Eine mögliche Lösung zur Umsetzung von Codes aus der Norm IEC 61850 durch PV-Systeme wurde vom
AIT zusammen mit Schneider Electric vorgestellt. Roland Bründlinger präsentierte einen sogenannten Gateway, der es ermöglicht, von Verteilnetzebene her auf die implementierten Funktionen eines
Standard-Zentralwechselrichters zuzugreifen und diesen damit für die Integration in intelligente Netzen vorzubereiten.
L. Hassaine et al. von CDER stellten in ihrem Poster einen Zusammenzug von diversen Kontrollstrukturen für Netzverbundwechselrichter und der entsprechenden Systemkonfiguration vor. Die
Diskussion beinhaltete sowohl ein- wie auch dreiphasige Lösungen.
S. Nanou et al. von der NTUA verglichen in ihrem Poster verschiedene bereits publizierte PLLKontrollstrukturen für Wechselrichter an Netzen mit Verzerrungen oder Unsymmetrien. Ebenfalls
beinhaltete das Poster Architekturen zur Kompensation von auftretenden Strom-Harmonischen.
Oft ist die Spannung am Ausgang von PV-Modulen oder Strings relativ tief. Folglich wird ein „StepUp“-Konverter benötigt, um die PV-Feldspannung auf die gewünschte Zwischenkreisspannung zu
bringen. Dies wird oft mit konventionellen Boost-Konvertern realisiert, welche eine hohe Spannungsumsetzung bei gleichzeitig hohem Duty-Cyle aufweisen. Dies bringt diverse Herausforderungen wie
beispielsweise hohe Stromwelligkeit und auch entsprechende Verluste mit sich. Um diesen Nachteilen
Abhilfe zu verschaffen wurde durch H.-T. Yang et al. von der National Cheng Kung University in
Taiwan eine neue DC-DC Konverterarchitektur unter dem Namen „New Soft-Switching Interleaved
DC-DC Converter with High Voltage Gain“ vorgestellt.
Erkenntnisse aus dem Betrieb einer Testanlage in Spanien wurden von M. Díez Mediavilla et al. von
UBU visuell präsentiert. Für zwei Teilanlagen mit identischer Verschaltung, welche sich nur durch den
Einsatz eines Zentralwechselrichters und eines Multistring-Wechselrichters unterscheiden, wurde
eine Vergleichsmethode mit einfach zu bestimmenden Parametern entwickelt. Diese Methode wurde
eingesetzt, um Erkenntnisse über die Komponentenauswahl, die Wechselrichtertopologien und zum
Systemdesgin zu gewinnen.
Die Resultate einer Analyse von Betriebsdaten einer fehlfunktionierenden Anlage wurden durch C.
Eggers et al. von BEC-Engineering auf einem Poster zusammengetragen. Mit Hilfe zweier Methoden
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wurden die Verluste durch angenommenes „Derating“ des Wechselrichters und dessen MPPTAlgorithmuses untersucht.
Eine dreitorige, multidirektionale DC-DC-Konverterstufe für den Einsatz in/zu Wechselrichtern
wurde durch A.H. Wienhausen vom Fraunhofer ISE präsentiert. Die mit SiC-MOSFETS aufgebaute
Stufe verbindet eine Batterie und eine PV-Anlage mit dem DC-Zwischenkreis eines Wechselrichters
und unterstützt Energieflüsse in alle Richtungen. Das modulare System könnte u.a. dereinst in Kleinanlagen zu Einsatz kommen.
Vorträge zu System / Integration / Kontrollstrukturen / Architekturen
4CO.12.4 Reactive Power Flows in Part Load Operation of Photovoltaic Inverters
4CO.12.5 New Multidirectional DC-DC Stage for Increased Local Self Consumption in PV Systems
5CO.7.2 Integrating PV into the Smart Grid – Implementation of an IEC 61850 Interface for Large
Scale PV Inverters
Poster zu System / Integration / Kontrollstrukturen / Architekturen
4AV.6.3 A New Soft-Switching Interleaved DC-DC Converter with High Voltage Gain
4AV.6.5 Performance of Grid-Tied PV Facilities: Central Inverter vs. Distributed System
4AV.6.6 Investigation of Inverter Derating Based on Acquired Data
4AV.6.9 Evaluation of PV Inverter Control Schemes under Distorted and Variable Frequency Grid
Conditions
4AV.6.20 Control Structures for Grid Connected Photovoltaic Systems
Unterdimensionierung
Im Zuge von sogenannter Systemoptimierung oder Kostenreduktion wurden neben anderen Massnahmen auch Wechselrichterunterdimensionierungen durchgeführt. Die Studie rund um das Poster
von R. Subbiah et al. von Solarpraxis befasste sich auf Simulations- und Modellierungsebene und
mit Hilfe von Messdaten mit der genauen Analyse von Verlusten aufgrund von Wechselrichterunterdimensionierung. Dank des gewonnenen mathematischen Modells soll eine Vorhersage letzterer
für beliebige Standorte möglich sein.
Poster zu Unterdimensionierung
5BV.7.62 Investigation and Evaluation of Yield Losses Due to Undersized / Regulated Inverters
Wechselrichtertopologien mit Transformator
Die zwei Paper und Poster von A. Alabakhshizadeh et al. von der University of Agder befassten
sich einerseits mit der Analyse und dem Design eines Transformators/einer Induktivität, welche
bereits in einem kommerziellen Wechselrichter eingesetzt wird. Zur Analyse wurde ein Finite Elemente Modell erstellt, mit welchem nichtlineare Eigenschaften, magnetische Flüsse und Kern- sowie Kupferverluste erforscht werden konnten. Andererseits wurden Berechnungen zu den Verlustkomponenten in Hochfrequenztransformatoren durchgeführt und darauf aufbauend systematisch eine optimierte Induktivität unter Berücksichtigung von Wirbelströmen, Näherungs- und Skineffekten entwickelt.
Poster zu Wechselrichtertopologien mit Transformator
4AV.6.4 Finite Element Modeling and Simulating of a High Frequency Inductor in the Solar Inverter
4AV.6.10 Design and Analysis of a High Frequency Inductor for the Photovoltaic Inverter
Transformatorlose Wechselrichtertopologien
L. Gomes de Freitas von Federal University of Uberlândia in Brasilien durfte den EU PVSEC Student Award im Topic 4 „Components for PV Systems“ in Empfang nehmen. Den Award erhielt er für
seine Forschungsarbeit „Transformeless Microinverter for PV Systems“. In seiner Präsentation
stellte er die neue transformatorlose „Single-Stage“-Topologie vor, welche unter Betrachtung der Ausgangsspannung den Strom durch die Eingangsinduktivität regelt. Präsentiert wurden sowohl die Topologie als auch erste Resultate aus einem Testaufbau in einer Inselanlage. Basierend auf einer ähnlichen Grundarchitektur entwickelten die Forscher rund um L. Gomes auch einen transformatorlosen
Multistringwechselrichter. Das Poster zeigte die Modellanalyse, die Kontrollstruktur sowie Betrachtungen von MPP-Tracking und Effizienz unter Last.
Vorträge zu Transformatorlose Wechselrichtertopologien
4CO.12.3 EU PVSEC Student Awardee Presentation: Transformeless Microinverter for PV Systems
Poster zu Transformatorlose Wechselrichtertopologien
4AV.5.21 PID-Preventive Transformerless PV Inverter Using a Zigzag-Connected Chopper Converter
4AV.6.19 Multistring Transformeless Single-Stage Buck-Boost Inverter
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MPP-Tracking
In seinem Vortrag zu MPP-Ladereglern stellte M. Müller von Steca Elektronik el al. elf verschiedene
MPP-Laderegler für den Off-Grid-Einsatz einander gegenüber, welche eine - im durchgeführten
TESCABI-Projekt (EU DERri) – definierte Testprozedur durchliefen. Die Prozedur sowie, nach eigenen Angaben, marktrepräsentative Ergebnisse des Tests wurden vorgestellt. Dabei zeigte sich, dass
unter den Testgeräten einige Schwächen in ihrer „Königsdisziplin“, dem Tracking des MPP selbst
aufweisen. Teilweise wurde auch eine mangelhafte Einhaltung der spezifizierten Betriebsbereiche (PV
Spannung, Batteriespannung) festgestellt und nicht alle Geräte wurden den Erwartungen an Ertragssteigerung & Performance gerecht [8].
S. Nanou von NTUA wies auf dem Poster “Enhanced MPPT Control of a Two-Stage GridConnected PV System under Fast-Changing Irradiance Conditions” einerseits auf mögliche Nachteile von der häufig verwendeten „Perturbation and observation“ (P&O) Methode des MPPTs hin und
zeigte ebenfalls mögliche Algorithmen auf, welche beispielsweise variable Abtastzeit oder Parameterschwankung einbeziehen. In einem weiteren Konzept wurde eine Schätzung der Einstrahlung durch
Messen des stationären Fehlers der Zwischenkreisspannung für die Suche nach dem MPP eingesetzt.
Das Poster von J.W. Zanotti et al. von Federal University of Santa Catarina präsentierte einen
MPPT-Algorithmus namens “Input Characteristic Impedance (ICI) Method”. Der nur die Grösse
der DC-Spannung über dem Modul als Eingangssignal brauchenden Algorithmus nutzt die Änderung
der Konverter-Eingangs-Impedanz zur Anpassung an den MPP. Der Algorithmus kann im Zusammenhang mit gängigen DC-DC-Konvertertopologien (Buck, Boost, Buck-Boost, SEPIC, Zeta) eingesetzt werden. Das System kann kostengünstig realisiert werden, da auf Stromsensoren verzichtet
werden kann.
Einen MPPT-Algorithmus basierend auf der Synchronisation mit der Einstrahlung wurde von M.
Fujimori et al. von Hitachi in Tokyo vorgestellt. Der „Quick Search“-Algorithmus macht sich neben der
Einstrahlung die bekannten Charakteristiken von mono- und polykristallinem Silizium zu Nutzen.
Eine 10-mal schnellere MPPT-Technik als mit „Incremental Conductance“ wurde auf dem Poster
von T. Kok Soon et al. University of Malaya vorgestellt. Das Prinzip wurde in einer Simulation unter
Verwendung einer SEPIC-Architektur erprobt und verzichtet auf eine spezielle Kontrollschlaufe und
auf eine periodische Trennung des Konverters.
Ein weiterer Ansatz zum schnellen MPP-Tracking wurde von Y.A. Bouzelata von MoDERNa Laboratory präsentiert. Mit dem Prinzip für 3-phasige PV-Systeme lässt sich ebenfalls die Qualität der
eingespeisten Energie beeinflussen.
Vorträge zu MPP-Tracking
4CO.12.6 Performance of Mpp Charge Controllers - A State of the Art Analyses
Poster zu MPP-Tracking
4AV.6.8 Enhanced MPPT Control of a Two-Stage Grid-Connected PV System under Fast-Changing
Irradiance Conditions
4AV.6.11 A New Propose of MPPT for PV Systems Using Input Characteristic Impedance of a Static
Converters
4AV.6.14 Improving Energy Quality by a Photovoltaic System Combined with an Active Power Filter
Using Three Different Current-Detection Algorithms
4AV.6.16 A Modified Fast Converging Load Line MPPT Technique for Photovoltaic System under
Rapid Changing Solar Irradiation
4AV.6.17 Development of Maximum Power Point Tracking Method Synchronized with Variation of
Solar Radiation
Mikro-Wechselrichter
Entwicklungen in der Technologie ermöglichen es, immer effizientere Modulwechselrichter zu entwerfen, welche auch in grösseren Anlagen zum Einsatz kommen. Neben Vorteilen wie gutes Verhalten
bei komplexer Verschattung oder einfacher Installation weisen Modulwechselrichter auch Nachteile
auf. Im Poster von S. Roßmanit et al. von Munich University of Technology wurde insbesondere
die thermische Wechselwirkung von PV-Modulen mit dem Mikro-Wechselrichter diskutiert. Es stellte
sich heraus, dass die thermische Wechselwirkung und folglich die Leistungsverluste sehr gering
oder auf jährlicher Basis sogar vernachlässigbar sind.
Siehe auch Transformatorlose Wechselrichtertopologien
Herstellerbeiträge
Diverese Themen wurden von Wechselrichterherstellern selbst präsentiert oder die Firmen waren in
Forschungsprojekten mit Universitäten und Hochschulen involviert. Nachfolgend sind die SessionCodes und Titel dieser Beiträge nach Hersteller (Top 10 Verkäufer von 2012 nach [2]) geordnet aufge27/51
listet. Auf eine detaillierte Ausführung der Beitragsinhalte wird verzichtet. Einige Beiträge wurden oben
bereits erwähnt. Von Power-One, Kaco, Advanced Energy, Enphase Energy und RefuSol konnten
keine direkt zuordnungsbaren Beiträge ausfindig gemacht werden.
Beiträge von/mit SMA
5CO.5.1 Maximum Energetic Yield Beyond MPP
5CV.7.47 Optimizing PV-Diesel-Battery Hybrid Systems to Achieve Lowest Possible LCOE
5BV.7.48 Reactive Power Regulation of PV Plants to Increase the Grid's Hosting Capacity - Implementation Concepts and Field Experiences
5BV.7.79 Combination of Safety Functions – Interaction and Approach for System Design
Beiträge von/mit Fronius
5BV.7.45 Techno-Economic Evaluation of Voltage Control in LV Networks: A Smart Grid Case Study
Beiträge von/mit Danfoss Solar Inverters
5AO.8.2 Voltage Control in Low Voltage Networks by Photovoltaic Inverters – PVNET.dk
6CO.15.4 Impact of New Danish Hourly Based Net Metering on the Acceptable Solar PV System
Cost
Beiträge von/mit Omron
4AV.5.21 PID-Preventive Transformerless PV Inverter Using a Zigzag-Connected Chopper Converter
Beiträge von/mit Schneider Electric
5CO.7.2 Integrating PV into the Smart Grid – Implementation of an IEC 61850 Interface for Large
Scale PV Inverters
Ausstellung
Die für die Ausstellung zur Verfügung stehenden zwei Hallen waren je nur zu ca. einem Drittel mit
Ständen belegt. Dementsprechend überschaubar war auch das Angebot von Ausstellern im Bereich
der Wechselrichter. Die laut Greentechmedia [1] und IMS Research [2] zwei führenden Wechselrichterunternehmen SMA und Power One fehlten auf der Ausstellung ebenso wie die bekannten europäischen Branchenmitstreiter Kaco, Fronius, Kostal und Steca. Die Schweizer Sputnik Engineering
war mit ihrer Wechselrichtermarke SolarMax ebenfalls nicht zugegen.
An der Ausstellung vertreten waren (Alphabetisch geordnet):
• ABB
• Augier Energy
• Beijing EPSOLAR Technology Co., Ltd.
• EMERSON
• Ginlong (Ningbo) Technologies Co., Ltd.
• Omnik New Energy (Vertreten am Whisper Power Stand)
• Solar Edge (Vertreten am Whisper Power Stand)
• Whisper Power
Generell wurden keine wirklichen Neuigkeiten präsentiert, sondern minimiert die Kompetenzen der
Unternehmen mit Beispielgeräten vorgestellt. Am Stand der ABB war ein PVS800 Zentralwechselrichter-System [4] ausgestellt. Ein schon seit zwei Jahren für Monitoring- und Anlagenmanagementzwecke zusammengestelltes AC500 Automationssystem [5] mit integrierter Ethernet-Schnittstelle, integriertem Webserver und einem Bedienpanel wurde bei ABB ebenso vorgestellt. Augier Energy hatte
das Modell EPSILON 10K TL im Booth ausgestellt. Hauptsächlich im Bereich der Laderegler für photovoltaische Inselsysteme, welche am Stand zahlreich präsentiert wurden, ist Beijing EPSOLAR Technology tätig. Als Neuigkeit aus deren Hause wurde die Sinus-Inselwechselrichterreihe STI für Leistungsklassen von 200 bis 1000 W vorgestellt. Die ursprünglich aus der Industrieautomation kommende Firma EMERSON präsentierte die schon seit ca. 2007 erhältliche SPV1800 Zentralwechselrichterlösung rund um die Kerneinheit aus kaskadierbaren Power Modulen (SPMD 175 kVA) für die Einspeisung ins Mittelspannungsnetz. Ginlong Technologies präsentierte laut eigenen Angaben als Neuigkeit
ein Hybridwechselrichter (präsentiertes Modell: GCI-5K-H [6]) für die Leistungsumsetzung aus zwei
sogenannten Kanälen. Ein Kanal ist dabei für Windkraftanlagen ausgelegt (MPPT-Fenster: 30-540 V)
und der andere Kanal kann ab photovoltaischen Systemen (MPPT-Fenster: 100-500V) gespeist werden. Zwei Exemplare von netzgekoppelten String-Wechselrichtern der Omniksol-Reihe von Omnik
New Energy waren am Stand von Whisper Power ausgestellt. Es wurde angegeben, dass im Jahr
28/57
2014 eine neue Generation der Reihe erscheinen soll. Als Systemerweiterung aus dem Hause Omnik
New Energy wurden die Monitoring Devices rund um die PMB (Power Management Box) mit WiFi und
GPRS-Ausrüstung präsentiert. Ein Beispiel des Solar Edge Leistungsoptimiererpakets mit AddOnOptimierern auf Modulebene und dem eigenen Spezialwechselrichter (SE3000) wurde am selben
Stand von Libra Energy am Rande präsentiert. Auf Nachfrage, wann ein funktionierendes Adaptersystem von Leistungsoptimierern zu Fremdwechselrichtern auf den Markt komme, konnte keine konkrete
Antwort gegeben werden. Ein solches lohne sich denn auch nur für Grossanlagen, so der Aussteller.
Whisper Power stellte Hybrid-Systeme für den Off-Grid Bereich aus. Ein sogenannter 7kW Grid Independer (W-GV 7i) mit Diesel-Generator und für den Anschluss von Photovoltaik sowie diverse neue
Laderegler (WP-DC-PowerCube 24/150) und Wechselrichter (im Auftrag produziert) wurden vorgestellt [7]. Whisper Power Systeme, basierend auf Pb- oder LiIon-Akkumulatortechnologie, seien zukünftig auch für die Anwendung zur Eigenverbrauchserhöhung erhältlich.
Systemtechnikbetreffende Neuerungen gibt es aus dem Hause Dehn&Söhne zu melden. Typ1&2Überspannungsschutzautomaten seien als Resultat von Zusammenarbeit mit Wechselrichterherstellern bald als Einbaugeräte für Wechselrichter erhältlich. Weiterentwickelt, nach EN 50539-11 getestet
und an der Ausstellung schliesslich präsentiert, wurden auch DEHNguard und DEHNcombo systeme,
welche die SCI-Technologie zur sicheren Löschung von Lichtbögen im DC-System beherbergen. Multicontact stellte erstmals einen einphasigen AC-Feldstecker (in der Test- und Zertifizierungsphase)
vor, der mit dem gleichen Krimpwerkzeug wie die MC-4 Steckverbindungen konfektioniert werden
kann. Ebenfalls wurden bei Multicontact Produkte (Modulanschlussdosen Single/Dual-Pole, MC-4
Stecker) für Systemspannungen bis 1500 V gezeigt.
Solar-Log führte die neue Generation ihrer Geräte vor, welche voraussichtlich ab November 2013
erhältlich seien. Neuigkeiten in den für Monitoring und Steuerung ausgelegten Geräte sind die Anzeigeaufteilung auf ein Basis-LCD und ein Touch-Farbdisplay, erweiterte Darstellungsfunktionen auf
Drittanzeigegeräten und vor allem die optional erhältlichen Steuerfunktionen für Wirkleistungsbegrenzung und Blindleistungsbereitstellung. Beim Solar-Log 2000 sollen diese Funktionen parallel auf
Wechselrichtern von bis zu drei Herstellern aufgerufen werden können [3].
Disclaimer
Dieser Beitrag zum Thema „PV Inverters and Electrival System Technology“ wurde mit Sorgfalt ausgearbeitet. Er wurde so objektiv wie möglich verfasst und sollte eine Übersicht über den Konferenzund den Ausstellungsinhalt im entsprechenden Gebiet der Wechselrichter und der Systemtechnologie
darstellen. Aufgrund von nicht besuchten, weil parallel durchgeführten Präsentationen oder nicht erfassten Konferenzbeiträgen kann jedoch keine Gewähr hinsichtlich Vollständigkeit der Übersicht gegeben werden. Zur Verfassung des vorliegenden Beitrags wurden ebenfalls Paper-Abstracts beigezogen. Die Richtigkeit und Genauigkeit von allenfalls zitierten Daten obliegt den Paperautoren oder Ausstellern.
Referenzen
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[]
Greentechmedia, “PV_landscape.png“,
http://www.greentechmedia.com/content/images/reports/inverters-taxonomy-2013.png, Stand:
10.2013
IMS Research, IHS 2012 Global PV Inverter Supplier Ranking,
http://imsresearch.com/tiny_mce/plugins/imagemanager/files/PV_Press_Releases/IHS_2012_G
lobal_PV_Inverter_Supplier_Ranking_-_May13.JPG, Stand: 10.2013
Solare Datensysteme GmbH, Solar-Log Produktübersicht, 06.2013
ABB, Product flyer for PVS800, 2013
ABB, Product flyer for AC500, 2011
Ginlong (Ningbo) Technologies Co., Ltd., “Inverter Brochure”, 2013 V4
WhisperPower BV, “High Class Electrical Power Systems and Components” Sales Flyer,
24.09.2013
Distributed Energy Resources Research Infrastructure DERri, Bründlinger R., Müller M., “Was
leisten moderne MPP-Tracking Laderegler? Eine umfassende Performanceevaluierung”,
http://www.der-ri.net/uploads/media/Poster_AIT_MPPT_Laderegler_-Final-_130228.pdf, Stand:
10.2013
Generell für den Dokumentteil „Konferenz“: Paper-Abstracts und Photographien der Poster/Präsentationen jeweiliger Beiträge
29/51
PV systems and grid integration
F. Baumgartner
Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (SoE, IEFE, ZHAW)
Technikumstrasse 9, CH-8400 Winterthur
Tel. +41 (0)58 934 72 32
Email: franz.baumgartner@zhaw.ch / http://www.zhaw.ch/~bauf
Konferenz Chairman Arnulf Jäger-Waldau erwähnte in seiner Präsentation der Konferenz Highlight
als letztes technische Faktum, die Marktzahlen von Batteriespeichern mit $200 Millionen in 2012, die
laut ASD Report, Eurobat bis zum Jahr 2020 um den Faktor 50 steigen werden (siehe A. Westgeest,
EUROBAT, Brussels, Session 5. EO.3.1). Er meinte auch, dass die Verfügbarkeit von kostengünstigen lokalen Batteriespeichern die Voraussetzung ist, um den erneuerbaren fluktuierenden Stromerzeugungsanteil über 10% auszubauen.
Bodo Gisler legte in seiner Plenary Präsentation (5DP. 3.2) die Verhältnisse in Deutschland dar.
Durch den PV Zubau, der im Nov 2012 im gleitenden Jahresmittel noch 10 GW betrug und bis August
2013 auf die Hälfte fiel, ist eine installierte Kapazität von 35GW im Oktober 2013 erreicht. Der Spitzenwerte der höchsten momentanen PV Leistung im Netz betrug 23 GW im Jahr 2012 und steigerte
sich nur unwesentlich auf 24 GW in 2013. Auch die maximale Windstrom Einspeisung ins Netz blieb in
den beiden Jahren fast konstant bei 24GW. Jedoch steigerte sich die maximale Leistung von 32 GW
auf 37 GW für den höchsten Viertelstunden Summenwert von Wind- plus Solarerzeugung. In der Woche vom 17. Juli auf den 21. Juli deckte der in Deutschland erzeugte Solarstrom vollständig die Tagesspitze, was 1.3 TWh entsprach bei 0.3 TWh Stromerzeugung aus Windkraft und weiteren 6.6TWh
konventioneller Stromerzeugung. Faktisch wurde jedoch der oberste Teil der solaren Mittagsspitze, im
Mittel etwa 5 GW, exportiert. Gisler legte dar, dass bei 52 GW installierter PV Leistung, der Verbrauch
stets die alleinige solare Erzeugung übersteigt und dabei 9.5% des Stromverbrauchs mit PV gedeckt
werden kann. Diese Grenze wird aktuell auch von der deutschen Bundesregierung als oberstes Limit
für die PV Förderung genannt. Bei einer Verdopplung der PV installierten Leistung auf 105 GW gibt
Gisler an, dass dann der nicht direkt genutzte Solarstrom, Überschüsse bis zu 20 GW bedingt, aber
nur 1% vom Energieanteil nicht direkt verbraucht wird. Dies ist allerdings ohne den Einbezug der hohen Windstromerzeugung in Deutschland nicht das vollständige Bild, auch müssten dann weiter die
Speicher, sowie Export in die Prognose einbezogen werden.
Wichtig bleibt aber festzuhalten, dass allein Bayern mit aktuell 86 TWh PV Erzeugung sich mit ca.
12% Solarstrom selbstversorgt, ohne das PV-Anlagen im grossen Stil abgeregelt werden muss und
aktuell ohne Netzausfälle funktioniert.
Diese Fakten sollten auch in die aktuelle Schweizer Energiediskussion Einzug halten. Der PV Anteil
soll hierzulande, gemäss der Energiestrategie des Bundesrates mit 7TWh PV-Erzeugung in einem
Vierteljahrhundert für 2035 angepeilt werden (Faktenblatt des Bundesrates vom 4. Sept 2013 zur
Energiestrategie). Die oben erwähnte absolute deutsche Solarstromerzeugung von 1.2 TWh alleine in
der letzten Juliwoche, entspricht dem Photovoltaikstromziel des Bundesrates für 2020 (siehe Faktenblatt des Bundesrates vom 4. Sept. 2013). Für die detaillierte Analyse müssen auch die Vorzüge der
Schweizer Speicherseen für das Peak Shaving berücksichtigt werden.
Die Auswirkungen auf das überregionale Stromnetz in Italien inkl. Speicher und Import/ Export wurde
von Gabriele Sommantico, Market and Grid Planning Department der Terna, Rom besprochen. In
seinen Szenarien geht er von den Kennwerten in 2013 mit einer installierten Leistung von 17.8 GW
PV und 8.4 GW Wind aus und rechnet in 2018 mit 22 GW PV, 12 GW Wind bei einem Stromverbrauch
in Italien (ohne Self Consumption) von 312 TWh. Für 2018 zeigen seine Simulationen eine OG Over
Generation, wenn die Erzeugung den Verbrauch übersteigt, von 1.6 TWh und 6.2 GW Leistung, wenn
zusätzlich die Elektrizitätsmarkt Kopplung mit den Nachbarländern berücksichtigt wird. Unter Einbezug
von bestehenden Pumpspeichern, sinkt diese OG Überproduktion auf nur 0.75 TWh bei einer Spitzenleistung von 4.5 GW.
Der Beitrag von Kazuhiko Ogimoto, University of Tokyo, 5CO.7.3 „Demonstration test of integration
of centralized and distributed energy management for PV integration“ geht von einer installierten PV
Leistung von 28 GW in Japan in 2020 aus, wobei dann etwa 5.3 Millionen private Häuser mit PV versorgt sein werden. Für die massive PV Integration sieht er die üblichen Herausforderungen, Spannungshaltung, Stabilitätssicherung – Frequenzkontrolle und PEAK SHIFT, Energiespeicherung von
PV- und Wind Erzeugung über mehrere Stunden um Verbrauch zeitgenau zu decken. Das vorgestellte
30/57
METI Demonstrationsprojekt soll das „Next generation optimum control of power transmission and
distribution network“ entwickeln, welches dann global einsetzbar sein soll. Dabei sollen verschieden
Arbeitsgruppe, z.B. die Spannungshaltung mit einer grossen Batterie an einer zentralen Stelle im Verteilnetz untersuche, während andere Arbeitsgruppen die Kommunikation im Smart Home inklusive
Ladung des Elektroautos optimieren. Das Zusammenwirken der verschieden Steuer bzw. Regelebenen scheint kein triviales Problem zu sein und erste reale Ergebnisse des Feldversuches, der in den
Jahren 2013 bis 2015 durchgeführt werden soll, wird mit Spannung erwartet.
ABB, Schweiz war mit einem viel beachteten Beitrag zu elektrischen Speicherlösungen für die Elektrizitätswirtschaft vertreten. Daniel Chartouni, ABB Baden legte dar, dass bei geographischer Verfügbarkeit die bewährte Pumpspeicherung zum Load Leveling über mehrere Stunden Entladezeit optimal
eingesetzt werden kann. Batteriespeicher werden schon seit Jahren bei Netzausfällen aber auch für
Netzdienstleistungen wie Frequenzstabilisierung immer häufiger international eingesetzt. Er führte
auch einen Vergleich der Grössenordnungen der aktuellen Speicherkosten bzw. typische technische
Daten auf.
Wie zu erwarten, haben die Investitionskosten in Pumpspeicherwerke mit 60 bis 300 €/kWh bei über
40 Jahren Betriebsdauer die Nase vorne für langen Entladezeiten.
Für einige Anwendungen z.B. in Japan mit Entladezeiten von 10 Stunden wurde auch die NaS Hochtemperaturbatterie, die seit vierzig Jahren weiterentwickelt wurde, eingesetzt. Dort sind Investitionskosten von 400 €/kWh für 10 Stunden bis zu 4000 €/kWh für 15 Minuten Speicherzeit bei 4500 Zyklen
und 80% DOD Depth of Discharge zu veranschlagen.
Die Investitionskosten von Li-ion Batterien liegen zwischen 500 €/kWh bei 10 h Speicherdauer bis
1500 €/kWh bei 15 min, 3500 Zyklen und 80% DOD. Dies ist stark abhängig vom Kathoden und Anoden Setup. ABB stuft sie bei hohen Leistungen mit weiterem Kostenreduktionspotential als vielversprechend ein.
Auch Bleibatterien mit hohen Zyklenzahlen von 4500 bei 60% DOD im Kostenfenster von 300 bis
1500 €/kWh erscheinen im ABB Screening als durchaus vergleichbar mit verschiedenen Li Technologien.
Die Marktanalyst Matthew Feinstein von Luxresearch, New York zeigte für 2018 ein Investitionsvolumen von 2.8 Mrd $ für Batteriesysteme auf. Den Hauptanteil von 95% sollte im Jahr 2018 mit
675 MW Leistung für Batteriesystem in Asien/Pacific gefolgt von Europa installiert werden. Dabei sollen 382 MW Batterieleistung auf die im Ein-oder Mehrfamilienhaus eingesetzten Solarstromspeicherung fallen. Dieser Markt wird vom lokalen Haushaltstrompreis getrieben. Bei 0.25 $/kWh Strompreis
soll der Breakeven Preis für ein Batteriesystem bei 500 $/kWh Investitionspreis liegen. In 2018 schätzt
er die besten Marktchancen für Batteriesystem in jenen Ländern ein, die dann einen PV Stromanteil
von 8 bis 10% erreicht haben sollen, wie Deutschland, Italien, Kalifornien und eventuell auch Japan.
Der OFF-Grid Markt für Solar/Batteriesysteme als Diesel-Ersatz wird auf ein Volumen von 132 Mio $
eingestuft, abhängig vom Ölpreis.
Der Plenary Talk 4DP.2.1 von Marion Perrin, Leiterin der Batterietechnologie beim französischen
CEA INEA Forschungszentrums startete mit den globalen Marktprognosen von 2013 mit 10 Mrd $ und
2017 mit 120 Mrd $ inklusive aller elektronischer Infrastruktur.
Aus der Notwendigkeit bei der stabilen Stromversorgung von Inseln, wie z.B. der French Overseas
Territories, wird von den Batterien die Leistungslieferung im Minutenbereich gefordert. Sie sollen Leistungsausfälle von 70% infolge Verschattung in einer Minute kompensieren. Aktuell sind weltweit für
die elektrische Energiespeicherung 440 MW Druckluftspeicher, 304 MW NaS Hochtemperaturspeicher, >100 MW Li Batterien und 70 MW Bleibatterien im Einsatz (FhG EPRI 2012). Sie zeigt auch auf,
dass neben den bekannten Zyklenzahlen als Funktion der DOD die unterschiedlichen Lithium Technologien auch sehr grossen Schwankungen untereinander aufweisen. Nach 800 Zyklen wurden verfügbare Entladetiefen von 50% bis 100% gemessen bei Batteriesystemen von 40 Herstellern und 75 Referenzen. Weiter muss unbedingt auch die kalendarische Alterung als Funktion der Umgebungstemperatur beachtet werden. Für die Integration der reinen Batterie in ein Energieversorgungsystem fallen
für die Elektronik, IT und Housing inkl. Projektentwicklung dann nochmals bis zu 200% der Batteriekosten an.
Einige Beiträge in der Session 5EO.3 PV and Storage beschäftigten sich mit der praktischen Integration von Batteriesystem in smarte Verteilernetze auf Endkundeniveau (M.R. Khan, VUB, Brussels,
Belgium, oder G. Crugnola, FIAMM, Stabio, Switzerland, aber auch Y. Riesen, EPFL aber auch von
Vertreter von ZSW Stuttgart).
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Schmiegel, Bosch Voltwerk, Deutschland hat in seinem Vortrag eine der Kernfrage des Systemaufbaus dargelegt, wie viel verfügbare Speicherkapazität pro installierten PV Nennleistung z.B. für ein
Einfamilienhaus bzw. für einen kleinen kommerziellen Verbraucher eingesetzt werden soll, um die
Wirtschaftlichkeit zu analysieren bei Lebensdauern von 10 bis 20 Jahren.
In vereinzelten Beiträgen, wurde von den Referenten oder in Fragen aus dem Publikum auf die aktuell
noch hohen Kosten der Batteriesystem hingewiesen und als kurzfristige Chancen die Warmwassererzeugung mit Photovoltaikstrom, als kostengünstigere Entlastung des Stromnetzes, angemerkt.
Eine gesamthaft günstige Lösung kann auch darin bestehen, in einem kritischen Verteilnetzabschnitt,
die Einspeiseleistung von einzelnen PV Einspeisern unter die Modulnennleistung zu limitieren und
damit mehr Anlagenbetreiber zuzulassen ohne das Stromnetz auszubauen. F. Cariget, ZHAW IEFE,
Winterthur zeigt in seinem Posterbeitrag, als ein Teilergebnis für die Detailanalyse der Performance
des EKZ Referenzdachprojektes, dass für den Grossraum Zürich mit Ertragsverlusten von 4,4% zu
rechnen ist, bei einer Begrenzung auf 70% und mit 18% Verlust bei einer Limitierung der Einspeiseleistung auf die halbe Modulnennleistung.
Der Plenary Beitrag von Thomas Nordmann, TNC Schweiz, hat klar die Stossrichtung für die solare
Vollversorgung eines 2 Personen Haushaltes gezeigt. Die Effizienzsteigerung senkt den typischen
Jahresstromverbrauch von 3500 kWh auf unter 3000 kWh, wovon die solare Warmwasser Bereitstellung ca. 500 kWh ausmacht. Ein weiterer Bedarf von lokalem Solarstrom von etwa 3000 kWh besteht
für die Deckung des Mobilitätsbedarfes eines typischen Elektroautos mit 20 000 km Fahrleistung. So
sollen zukünftig elektrisch und thermisch effiziente Sub-Systeme über die Kopplung des Smart-Grid
von einem 8 kW PV Anlage pro Zwei-Personenhaushalt vollversorgt werden, wobei dann etwa noch
1500 kWh über das übliche Stromnetz ausgetauscht werden müssten.
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Environmental aspects of PV components and systems
R. Itten, R. Frischknecht
treeze Ltd.
Kanzleistrasse 4, CH-8610 Uster
Tel. +41 (0)44 940 61 91, Fax +41 (0)44 940 61 94
Email: frischknecht@treeze.ch
Summary
The topic of environmental aspects of photovoltaics was covered by one oral session and one poster
session. Several presentations dealt with environmental and carbon footprints, the trends in application of photovoltaics in different countries and regions of the world. Practical examples were the use of
photovoltaics as decentralised source of electricity for rural electrification or processes like mining.
Further posters focused on the state and facilitation of photovoltaic installations in different countries.
The Swiss contribution showed the impacts of two current, micromorphous and amorphous, PV technologies and the effect of Chinese imports on the environmental performance of PV electricity. The
presented result clearly showed the dependency of performance of PV modules on the country of
installation (higher versus lower solar irradiation) and the country of production (European versus Chinese).
Mariska de Wild-Scholten announced an updated report on the LCA of photovoltaics: part I data collection. She will publish the report in Fall 2013 and sell it for 1’000 EUR (not being funded by the
Dutch government).
Oral session: Sustainability issues of PV
Jérôme Payet, Cycleco, "Methodological Framework for Assessing Environmental Impacts of Photovoltaic Systems Using the Life Cycle Analysis Method".
The methodological framework presented covers the environmental life cycle assessment of PV electricity in France. Three main categories are distinguished, identified by the size of the power plant. It is
intended to be used in public bidding processes, where the suppliers of PV power plants are asked to
provide information about the environmental impacts of the PV plant offered. It intentionally includes
conservative values on the most influencial parts of a PV system to encourage suppliers provide primary data on the environmental performance of PV modules, balance of system components and the
like. The methodology includes an extensive list of environmental indicators. Five of them are mandatory, namely climate change, respiratory inorganics (mainly primary and secondary particles), water
use, and primary energy consumption (renewable and non renewable). These indicators are in line
with those proposed in the guide “Product Environmental Footprint” of the European Commission.
Parikhit Sinha et al., First Solar, “Total Cost Electricity Pricing of Photovoltaics”:
The presentation focused on the comparison of the total life cycle costs of different technologies for
electricity generation (Coal, Gas, multi-Si PV and CdTe PV) comprising both private costs and environmental external costs of sulphur dioxide, nitrogen oxides, carbon dioxides, mercury, cadmium,
lead, NMVOC, particulate matter and water withdrawal. Photovoltaic electricity produced in the South2
West of USA is assessed with a plane of array irradiation of 2’200 kWh/m /year and a lifetime of 30
years.
It is concluded that the life cycle costs of photovoltaic and fossil electricity generation are comparable.
The total average life cycle costs of fossil technologies are between 93 $ (natural gas, combined cycle) and 156 $ (natural gas, combustion turbine) per MWh, whereas the photovoltaic technologies
range between 112 $ (CdTe) and 137 $ (Multi-Si) per MWh.
Mariska de Wild-Scholten, Smartgreenscans, “Environmental Footprint of Photovoltaics”:
Topics were the evolution of the panel efficiency, the photovoltaic technology share over the last decade and the comparison of the carbon footprint of photovoltaic modules installed in different countries
and regions of the world. The ratio of the carbon footprint of the country specific electricity mixes and
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the carbon footprint of the photovoltaic electricity generation in different countries was shown. According to de Wild-Scholten Switzerland, Iceland, Norway and Sweden have only a very small potential
due to the low carbon intensity of the electricity mixes (production mix) in these countries.
Poster session “sustainability issues”:
The poster session included 25 posters of different topics. Several presentations dealt with environmental and carbon footprints and the trends in application of photovoltaics in different countries and
regions of the world. Practical examples were the use of photovoltaics as decentralised source of electricity for rural electrification or processes like mining.
Decentralised photovoltaic installations are named as great candidates for large scale PV deployment
for mining in South Africa or Chile, in order to improve the environmental profile of mining in these
countries.
Further topics have been resource efficiency and recycling. Regarding resource efficiency, life cycle
consideration, reduction of raw material use, environmental & social standards and take-back obligations as well as recycling strategies and systemic innovation are named as key points for a resource
efficient expansion of the PV technology.
There were several posters covering national, regional and global developments in PV installation
(Lithuania, The Netherlands, World (EPIA)), and PV industry (Germany Poland, Italy, UK, world
(PVPS)).
The survey of the German PV development was linked to resource efficiency aspects, a topic raising
more and more interest in Germany. The situation in Poland was analysed with regard to reasons for
hindering a faster penetration of PV in the Polish electricity market. Another poster presented the cumulative installed PV power in Italy, which considerably increased during the last 5 years from about
500 MW p in 2005 to 18’000 MW p in September 2013. However the national market stimulation program stopped mid 2013 and the extension of PV will be slower in the future.
One poster presented energy and greenhouse gas payback time of different PV technologies (Single2
Si, Multi-Si, CdTe and CIGS) for different locations in the UK (Plymouth 1400 kWh/m , Glasgow
2
1060 kWh/m ), with CdTe having the lowest GHG PBT ranging between 1.4 and 1.7 years and an
Energy PBT of about 1.2 years for roof installation in Plymouth and ground-mounting in Brighton. SiCristalline technologies show GHG PBT between 3.3 and 5.0 years and energy PBT between 3.0 and
4.8 years for Plymouth and Brighton, respectively.
In a European project a free and easy to use tool is being developed which helps to assess the environmental impacts of PV electricity. The tool is suited to establish an Environmental Product Declaration (EPD). Within the project, the potential to reduce the environmental impacts by using industrial
symbiosis is being assessed.
Parallel session on Smart Integration of Photovoltaic Systems into the Network for a Sustainable Growth in Cities (Smart Solution Forum II):
The first session of this parallel event focused on the storage of electricity and micro grids. The first
presentation gave an overview of the EU PV technology platform and the implementation plan for photovoltaics of the Solar Europe Industry Initiative (SEII). The implementation plan foresees expenses of
more than 9 billion Euros between the year 2010 and 2020 on the three main pillars performance enhancement & energy cost reduction (pillar A, 50%), quality assurance, long term reliability and sustainability (pillar B, 15%) and system integration (pillar C, 35%).
The presenters highlighted that an increase in energy cost, an improvement of the current electricity
grids, the shift from a centralised to a more decentralised electricity network and less firm electricity
production capacity are needed. Furthermore, Li-Ion batteries are seen as solution to increase the
storage capacity of intermittent renewable electricity sources, especially in combination with a more
reliable forecast.
For shaping of the electricity production curve from renewables a storage capacity of 1.5 MWh per
MW p is needed, for a smoothing of the production to increase the predictability a storage capacity of
0.8 MWh per MW p are needed.
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Global Aspects
P. Hüsser
PVPS Task1
Nova Energie GmbH,
Schachenallee 29, CH-5000 Aarau
Tel.: +41 (0)62 834 03 00, Fax: +41 (0)62 834 03 23
Email: pius.huesser@novaenergie.ch
Introduction
Trotz vieler Negativmeldungen zum Photovoltaikmarkt im laufenden Jahr war die Stimmung
recht positiv. Es herrschte Zuversicht, dass das Problem der Überkapazitäten bei den Produzenten im Laufe des nächsten Jahres seinen Einfluss auf die Preisbildung bei den Modulen
verringern wird.
Für 2013 wird ein moderater Zuwachs der weltweit installierten Kapazität auf 35 bis maximal 40
GW erwartet. Nach Ansicht namhafter Marktexperten und Analysten sollte dieses Wachstum
auch in den nächsten Jahren anhalten.
Wichtigste Themen
Kosten/Preise: Es wird nicht erwartet, dass die Modulpreise wieder steigen werden. Verschiedene
Hersteller können belegen, dass sie weitere Kostensenkungspotentiale haben. In naher Zukunft wird
eine Benchmark von 0.5 $/W angepeilt. Erreicht wird dies durch Prozessoptimierung und laufende
Verbesserung des Verfahrens, aber auch durch Steigerung des Wirkungsgrades.
Damit einher geht auch das Ziel, die Systemkosten für grosse Anlagen (in den USA) auf 1 $/W zu
senken.
Einen wichtigen Punkt bei den daraus resultierenden Produktionskosten pro kWh spielen die Zinsen
für das investierte Kapital. Dabei können tiefe Zinsen in nördlichen Ländern höhere Einstrahlungen in
südlichen Ländern problemlos kompensieren. Deutschland hat weltweit gesehen sehr tiefe Installationskosten und ein sehr gutes (0 tiefes) Zinsumfeld. Dadurch ist Solarstrom auch in Deutschland bereits unter die Endverbraucherpreise für Haushalte gefallen.
Abbildung 2: Cost of Capital Impact on LCOE, Quelle: Gaëtan Masson, IEA PVPS
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Wirkungsgrad: die weltweite Forschungsgemeinschaft ist zuversichtlich, dass der Wirkungsgrad weiter
gesteigert werden kann. 20% wird als Standard angepeilt.
Mit dem grösser werdenden Anteil von Solarstrom im Netz werden Wettervorhersagen wichtiger. Verschiedene Modelle existieren bereits und werden zum Teil auch eingesetzt.
Lokale Speicher wurde ebenfalls sehr stark thematisiert. Dabei spricht man vor allem von der Tagesgang-Speicherung mit einigen kWh Speicher für ein Einfamilienhaus. Weitere Optionen sind Power to
Gas (Überschussstrom via Elektrolyse und Mechanisierung im Gasnetz speichern) und Lastverschiebung entsprechend der Produktion.
Verschiedene Wechselrichterhersteller haben neu auch eine integrierte Speicherung im Angebot. Mit
rasch sinkenden Kosten der Speichertechnologie (vor allem Li-Ion) könnte hier ein weiterer Boom
ausgelöst werden.
Globalisierung: Nebst den „alten“ Märkten in Europa, Asien und Amerika kommen immer neue Länder, die entweder neue oder erstmalige Ausbauziele definieren und / oder sogar Supportmechanismen einführen. Dabei wird das Modell der Einspeisevergütung (Feed in Tariff FiT) weiterhin sehr häufig implementiert. Zu erwähnen sind hier Südamerika mit Chile, Peru und Brasilien im Lead, Afrika mit
Ghana (FiT), Nigeria, Marokko und Südafrika sowie der Nahe Osten mit Saudi-Arabien und die Aarb.
Emirate.
Marktentwicklung 2013:
China wird voraussichtlich 2013 zum grössten Markt werden. Mit eigenen Förderprogrammen und
Einspeisevergütungen sollen bis Ende Jahr etwa 8.5 GW installiert werden. Dies ist mehr als eine
Verdoppelung gegenüber dem Vorjahr.
Japan wird zweitgrösster Markt in 2013 dank der Mitte 2012 eingeführten Einspeisevergütung. Erwartet wird ein Zubau von etwa 6 GW.
Trotz massiv gesunkenen Einspeisevergütungen in Deutschland wird noch überraschend viel zugebaut. Erwartet werden gegen 4 GW an Neuanlagen. Hier ist der Trend Richtung kleinere anlagen bereits sehr ausgeprägt. Dabei spielt auch die Eigenverbrauchsregelung eine wichtige Rolle.
In den USA wächst der Markt in den letzten Jahren kontinuierlich auf wahrscheinlich ebenfalls etwa 4
GW. Das besondere in diesem Markt sind die grossen Freiflächenanlagen mit Leistungen zum Teil
über 100 MW. Finanziert werden diese Anlagen durch sogenannte Power Purchase Agreements PPA
und Steuerrabatte.
Asien wird Europa im Jahre 2013 beim Zubau überholen und zum grössten Markt aufsteigen. Dieser
Trend wird wahrscheinlich über die nächsten Jahre anhalten.
Interessant sind aber auch neue Märkte, die in verschiedenen Regionen der Welt sich bemerkbar
machen. In Asien hat Thailand in diesem Jahr etwa 500 MW zugebaut. In Chile sind mehrere grosse
Projekte in der Pipeline. Die Bedingungen sind sehr gut für PV in Kombination mit fossilen Kraftwerken in Bergbauregionen weit abseits der Strominfrastruktur.
Für Indien sind die Prognosen moderat. 2013 werden wahrscheinlich etwa 1 GW zugebaut, für 2022
ist das Ziel auf 22 GW gesetzt (total). Eine eher schwache Infrastruktur könnte hier einen zügigeren
Zubau behindern.
Australien als eines der – bevölkerungsmässig – kleineren Länder hat einen robusten Markt von
ebenfalls etwa 1 GW pro Jahr. Dies vor allem mit Kleinanlagen auf Einfamilienhäuser. Bereits gibt es
etwa eine Million Häuser mit PV in der Grösse von 1.5 – 5 kW.
Industrie
Es wird erwartet, dass ab 2014 wieder vermehrt in neue Produktionsanlagen investiert werden muss.
Dies zum Einen weil gewisse Anlagen langsam veralten, aber auch weil insbesondere in China die
bereits gelieferten, unbenutzten Anlagen im Moment als Ersatzteillager dienen und bei einem weiteren
Wachstum nicht mehr genutzt werden können.
36/57
Zudem hilft natürlich das erwartete weitere globale Wachstum. Insbesondere auch weil der Absatzmarkt viel breiter diversifiziert ist und sich über alle Kontinente erstreckt.
China ist daran, einen Teil der Fertigungsstufen in andere Länder (Taiwan, Malaysia) auszulagern um
damit hohe Importzölle wegen Anti-Dumpingmassnahmen insbesondere in den USA zu umgehen.
Ausblick
In den nächsten Jahren wird ein moderates bis gutes Marktwachstum erwartet. Ausgehend von etwa
35 bis 40 MW in 2013 soll für 2017 eine Marktgrösse von etwa 60 bis 70 GW erreicht werden. Diese
Annahmen werden gestützt durch individuell gesetzte Ziele in vielen Ländern. Dazu kommen verschiedenste Förderprogramme bereits in mehr als 70 Ländern.
Der Europäische Markt wird sich eher Richtung kleinere Anlagen bewegen. Dabei wird der Eigenverbrauch und die lokale / regionale Speicherung an Bedeutung gewinnen und ein wichtiger MarktTreiber werden.
80-100 GW entsprechen etwa 0.5% des globalen Stromverbrauches. D.h. dass etwa 2015 ein Prozent
des globalen Strombedarfes mit PV gedeckt wird. Ab 2019 könnte bereits jedes Jahr ein zusätzliches
Prozent dazukommen. Bis 2025 ist bei einem moderaten Wachstum von 15% pro Jahr ein globaler
Marktanteil Solarstrom von 6% bis 8% möglich.
Abbildung 3: Quelle EPIA: Global annual PV market scenarios until 2017 Business-as-Usual and Policy-Driven
(MW)
37/51
Ausstellung
T. Biel
NET Nowak Energie & Technologie AG
Waldweg 8, CH-1717 St. Ursen
Tel. +41 (0)26 494 00 30, Fax +41 (0)26 494 00 34
Email: thomas.biel@netenergy.ch
Im Bereich der Ausstellung konnte im Vergleich zum Vorjahr ein weiterer deutlicher Rückgang in allen
Bereichen verzeichnet werden. Sowohl die Zahlen für Aussteller und Ausstellungsfläche als auch die
Anzahl der Besucher sind gegenüber Frankfurt 2012 um 50% oder gar mehr gesunken. Dies bringt
zum Einen die Situation der Photovoltaikindustrie im 2013 zum Ausdruck, zum anderen aber auch den
verschärften Wettbewerb unter den Photovoltaik Industriemessen.
Abbildung 4: Eckdaten der Ausstellung der vergangenen Jahre
Die hier erwähnte Grösse der Ausstellungsfläche ist nur eine Annahme, da hierzu keine konkreten
Zahlen publiziert wurden. Jedoch wurde die derzeit schwierige Situation auf dem PV Markt vor allem
durch die beiden nur zur Hälfte genutzten Ausstellungshallen deutlich, was bei der Konzeptionierung
der Ausstellung sehr wahrscheinlich anders erwartet wurde, wohl aber auf kurzfristige Absagen zurückzuführen war.
Die die Konferenz begleitende Industrieausstellung umfasste in Paris noch 256 Aussteller aus 27 Nationen und zog damit deutlich weniger Firmen an als noch 2012 in Frankfurt. Wie bereits in den Vorjahren kam dabei augenscheinlich die Mehrheit der Aussteller aus Deutschland. Die genauen Anteile
sind diesmal seitens der EU PVSEC leider nicht veröffentlicht worden. Bei den Besuchern zeigte sich
der gleiche Trend, wonach die Ausstellung nur noch von etwa 12‘000 Personen besucht wurde
(www.photovoltaic-conference.com).
Ein Grund für den starken Rückgang sowohl bei Ausstellern wie auch der Ausstellungsfläche liegt u.a.
auch in der Abwesenheit grosser chinesischer Unternehmen (Modulhersteller) sowie, bis auf wenige
kleinere Hersteller, der gesamten Wechselrichterbranche.
Auf der Ausstellung am stärksten vertreten war wiederum der Sektor Produktionstechnik, -material
und Automatisierung. Während hier im vergangenen Jahr vor allem noch das Produktionstempo (höherer Durchsatz, parallele Prozesse) im Vordergrund stand um die Kosten zu reduzieren, wurde diesmal vermehrt mit höheren Wirkungsgraden geworben, ein Ausdruck der vermehrten Innovationen in
diesem Bereich. Praktisch alle auf der Ausstellung vertretenen Hersteller von Anlagen zur Produktion
warben mit Wirkungsgraden von mehr als 20%, die mittels verschiedener Verfahren erreicht werden.
38/57
Foto 1: Stand der SCHMID Group
Aus der Schweiz war aus dem Sektor Produktionstechnik die auf Laboreinrichtungen spezialisierte
INDEOtec SA aus Neuchâtel vertreten. Mittels der neuen Produktlinie „Octopus II“ können Wirkungsgrade auf Basis der Hetero-Junction Technologie von 22% erzielt werden.
Als weitere Schweizer Firma präsentierte sich erstmals SwissINSO an der EU PVSEC. Mit der farbigen Solarglas-Serie „Kromatix“, für PV-Module sowie auch thermische Kollektoren, besitzt diese noch
junge Firma ein sehr interessantes Produkt für zukünftige gebäudeintegrierte solare Anwendungen.
Sika zeigte auf dem Messestand diesmal nicht einzelne Maschinen aus dem Portfolio für die PV Produktion sondern überzeugte mit einem neuem Konzept auf Basis von Infotafeln und Präsentationen.
Die Ernst Schweizer AG war ebenfalls wieder mit einem Stand an der Ausstellung vertreten und präsentierte neben dem bekannten „Solrif“ Indach-System das neue PV-Montagesystem für Flachdächer
„VIVAT fix“.
Die SUPSI-ISAAC gliederte sich erneut in die Reihe der an der EU PVSEC vertretenen solaren Forschungsinstitute aus Europa ein und präsentierte ihr Know-How im Bereich Leistungstests und dem
Langzeitverhalten von PV-Anlagen.
ABB zeigte sich kurz nach der Übernahme von Power-One mit einem Zentralwechselrichter auf ihrem
Messestand. Ebenfalls wurde noch ein Automationssystem (AC500) für PV-Anlagen vorgestellt.
Nach vielen Jahren von Gemeinschaftsständen mit dem Industrieverband EPIA war das PVPSProgramm der IEA wieder mit einem komplett eigenständigen Stand auf der Ausstellung vertreten. Die
Konzeption als „IEA-PVPS Paris Café“ wurde sehr gut angenommen und durch Teilnehmer der Konferenz im Verlauf der Ausstellung zum Verweilen und regem Austausch genutzt.
39/51
Foto 2: neues Standlayout der Sika AG
Foto 3: „Café“ des IEA PVPS-Programme
40/57
Mit der Firma Nolax war ein weiteres, eigentlich branchenfremdes, Schweizer Unternehmen in der
Ausstellung vertreten. Im Rahmen des von der EU unter FP7 geförderten Projekts „PV-GUM“, das
sich mit der Entwicklung eines Prozesses zur voll Integration von Dünnfilm PV-Modulen in Dachmembranen befasst. Nolax zeichnet innerhalb dieses Projekts für die Entwicklung eines speziellen
Klebstoffes verantwortlich. Zu Beginn dieses Projektes war von Schweizer Seiter her ebenfalls Flexcell
an diesem Projekt beteiligt und wurde jedoch unterdessen durch HyET Solar ersetzt.
Im Modulbereich liegt der Fokus der Ausstellung weiterhin bei der kristallinen Technologie. Mittels
unterschiedlicher Silizium-Solarzellenkonzepte werden die Wirkungsgrade immer weiter gesteigert
und / oder die Materialkosten bei gleichbleibenden elektrischen Eigenschaften weiter gesenkt. Das
Fraunhofer ISE zeigte am Stand u.a neuartige Layouts der Rückkontakte.
Fotos 5 u. 6: Rückkontakt auf Basis herkömmlicher Alufolie
(links) und neuartiges Layout für Rückkontakte (rechts) am
Stand des Fraunhofer ISE
Weiterhin wurden auf verschieden Ständen Glas-Glas-Module gezeigt, wobei der Fokus hier auf der
Reduktion von Material (Glas) und damit auch einhergehend dem Gewicht lag.
Fotos 7 u. 8: Beispielhaftes Dünnglas-Modul am Stand von Advanced Solar Power
41/51
Anhang - Liste der Schweizer Beiträge
P
O
V
Plenary Session
Oral Presentation
Visual Presentation
Titel
High-Efficiency Crystalline Silicon
Cells Based on Heterojunction Contacts: Improving Optical Performances
and Lowering Metallisation Costs
Autoren
•
•
P
O
C. Ballif, N. Badel, L. Barraud, B. Demaurex,
A. Descoeudres, Z.C. Holman, J. Geissbühler,
J. Seif, A. Tomasi & S. De Wolf
EPFL, Neuchâtel, Switzerland
A. Faes & M. Despeisse
CSEM, Neuchâtel, Switzerland
O
Reaction Pathways for the Formation
of Cu2ZnSnS4 Absorbers from Metal
Salt Precursors Annealed under Various Atmospheres
•
C.M. Fella, A. Fluri, M. Werner, A.R. Uhl,
Y.E. Romanyuk & A.N. Tiwari
EMPA, Dübendorf, Switzerland
O
Investigation of MoOx Electrical Back
Contacts for CdTe Solar Cells in Substrate Configuration
•
L. Kranz, J. Perrenoud, C. Gretener,
S. Buecheler & A.N. Tiwari
O
Shortest Term Regional Solar Energy
Forecast for the Next 1 to 6 Hours
•
S.C. Müller
Meteotest, Bern, Switzerland
O
Inkjet Printing for Solar Cell Mass Production on the JETx Platform
•
J. Hermans, R. van Knippenberg, E. Kamp &
W. Brok
Roth & Rau, Eindhoven, Netherlands
P. Papet, B. Legradic & B. Strahm
Roth & Rau, Neuchâtel, Switzerland
O
M. Steltenpool, J. Rutten, M. Bos,
G. van der Hofstad, A. Tavakoliyaraki &
A.J.M. van Erven
OM&T, Eindhoven, Netherlands
E. Moulin
M. Meier
Forschungszentrum Jülich, Germany
O
L.V. Mercaldo, P. Delli Veneri, I. Usatii &
E.M. Esposito
ENEA, Portici, Italy
M. Meier & M. Ghosh
M. Boccard
O
H. Tan, R. Santbergen, A. Smets & M. Zeman
Delft University of Technology, Netherlands
C. Pahud, F.-J. Haug & C. Ballif
O
F. Pianezzi, A. Chirila, P. Reinhard,
S. Nishiwaki, S. Buecheler & A.N. Tiwari
O
•
Nano-Imprint Technology Combined
with Rough TCO Morphology as Double Textured Light-Trapping Superstrate for Thin Film Solar Cells
•
•
•
Investigation of n-SiOx/Ag as Ad•
vanced Back Reflector for SuperstrateType Micromorph Solar Cells on Different Front TCO
•
•
Plasmonic Flat Light-Scattering Substrate for Light Trapping and Improved
Electrical Performance in Thin-Film
Silicon Solar Cells
•
20.4% Efficiency Flexible CIGS Solar
Cell with a Novel Surface Modification
Treatment of the Absorber Layer
•
•
42/57
V
Titel
Keynote Presentation: Advances in
Thin Film PV: CIGS &CdTe
Autoren
•
Backsheet and Module Durability and
•
Performance and Comparison of Accelerated Testing to Long Term Fielded
Modules
•
•
•
Maximizing Local PV Utilization Using
Small-Scale Batteries and Flexible
Thermal Loads
Peak Shaving Capability of Household
Grid-Connected PV-System with Local
Storage: A Case Study
•
•
•
•
Outdoor PV Performance Evaluation of •
Three Different Models: Single-Diode,
SAPM and Loss Factor Model
•
•
Comparison of Different PV Module
Technologies – New Method to Analyse Performance Characteristics Obtained fromField Tests at Different Locations
•
Performance Testing of High-Efficient
Highly-Capacitive c-Si PV Modules
Using Slow-Speed Dark CurrentVoltage Characteristics and a Reconstruction Procedure
•
From BIPV to Multifunctional Building
Component
•
•
•
•
Light-Weight Solar System for Car Port •
and Other Urban Applications
•
From PV Systems to Energy Solutions
•
A.N. Tiwari
P
O
P
W. Gambogi, J. Kopchick, T. Felder,
S. MacMaster, A. Bradley, B. Hamzavytehrany,
V. Felix, K.M. Stika & J. Trout
DuPont, Wilmington, USA
Y. Heta, K. Hashimoto & T. Aoki
DuPont, Utsunomiya, Japan
L. Garreau-iles
DuPont, Meyrin, Switzerland
T. Sample
European Commission DG JRC, Ispra, Italy
O
E. Vrettos, S. Koch & G. Andersson
ETH, Zurich, Switzerland
A. Witzig & R. Kurmann
Vela Solaris, Winterthur, Switzerland
O
Y. Riesen, N. Wyrsch & C. Ballif
S. Monnier
EPFL, Neuchatel, Switzerland
O
J.S. Stein, C.W. Hansen & B.H. King
Sandia National Laboratories, Albuquerque,
USA
J. Sutterlueti
TEL Solar, Trubbach, Switzerland
S. Ransome
Steve Ransome Consulting, Kingston, United
Kingdom
O
U. Jahn, M. Schweiger & W. Herrmann
TÜV Rheinland, Cologne, Germany
G. Friesen & M. Marzoli
SUPSI, Canobbio, Switzerland
O
A. Virtuani
G. Rigamonti
SUPSI, Manno, Switzerland
O
F. Frontini & C.S. Polo López
A. Scognamiglio, G. Graditi & M. Pellegrino
O
F.P. Baumgartner
ZHAW, Winterthur, Switzerland
A. Büchel, A. Wirtz, A. Hügli & U. Graf
Light Energy, Balzers, Liechtenstein
O
T. Nordmann
TNC Consulting, Feldmeilen, Switzerland
43/51
P
V
Titel
Routes towards Higher Stable Efficiencies for Thin-Film Silicon Solar Cells
Autoren
•
•
Hail Testing of PV Modules: Results of
a Round Robin for Hail Grain Quality
Determination and Testing Results of
Diffrent Module Designs
•
Light Trapping Structures for Thin-Film •
Solar Cells by Low-Cost Techniques
•
•
•
High-Efficiency Silicon Heterojunction
Solar Cells with Electrodeposited Copper Metallization
•
•
•
P
O
M. Boccard, R. Biron, M. Bonnet-Eymard,
G. Bugnon, M. Charrière, M. Despeisse,
J. Escarré, S. Hänni, L. Löfgren, E. Moulin,
B. Niesen, C. Pahud, G. Parascandolo,
J.W. Schüttauf, K. Söderström,
M. Stückelberger, F.-J. Haug, F. Sculati-Meillaud
& C. Ballif
N. Blondiaux & R. Pugin
O
T. Friesen
O
B. Brudieu, J. Teisseire & A. Le Bris
Saint Gobain, Aubervilliers, France
F. Sorin
EPFL, Lausanne, Switzerland
F. Guillemot
Saint-Gobain, Aubervilliers, France
G. Dantelle & T. Gacoin
CNRS, Palaiseau, France
O
J. Geissbühler, S. De Wolf, A. Descoeudres,
L. Barraud, A. Tomasi, N. Badel, M. Despeisse
& C. Ballif
A. Faes
P. Papet
Roth&Rau, Neuchâtel, Switzerland
O
Utility Scale Electricity Storage Options
•
D. Chartouni
ABB, Baden-Daettwil, Switzerland
O
Technology Options and Experience
from Electricity Storage Systems for
PV Plants
•
G. Crugnola
FIAMM, Stabio, Switzerland
O
SOLAR-ERA.NET ERA-NET on Solar
Electricity for the Implementation of
the Solar Europe Industry Initiative
•
S. Nowak & M. Gutschner
NET Nowak Energy&Technology, St. Ursen,
Switzerland
S. Oberholzer
Swiss Federal Office of Energy, Bern,
Switzerland
C. Hünnekes, H. Bastek, M. Davids &
M. Schulte
S. Rabe
ClusterEnergieforschung.NRW, Düsseldorf,
Germany
K. Wikman & A. Maijanen
Tekes, Helsinki, Finland
Y. Durand
ADEME, Valbonne, France
C. Coulaud
ADEME, Paris, France
O
•
•
•
•
•
•
44/51
V
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
J. Herrero
CIEMAT, Madrid, Spain
L. Polain & J. Marlier
Public Service of Wallonia, Jambes, Belgium
E. de Clercq & S. van Overmeire
IWT, Brussels, Belgium
C. Blaszcyk & H. Sroczynska
NCBR, Warszawa, Poland
K. Karaösz & I. Dogan
Tubitak MRC, Kocaeli, Turkey
O. Bernsen
Ministry of Economic Affairs, Utrecht,
Netherlands
S. Tselepis
CRES, Athens, Greece
C. Inglis
TSB, Swindon, United Kingdom
L. Antoniou & L. Skoufari-Themistou
RPF, Lefkosia, Cyprus
A. Agrimi
Regione Puglia, Bari, Italy
D. Tornabene & F. Montagnino
Regione Sicilia, Palermo, Italy
T. Zillner & F. Fahringer
Federal Ministry of Transport, Vienna, Austria
E. Lutter & G. Wörther
Klima- und Energiefonds, Vienna, Austria
S. Karlsson
Swedish Energy Agency, Eskilstuna, Sweden
Titel
Autoren
P
O
V
The Influence of Different Glass Types
on the Efficiency of c-Si Based Modules - An Adapted Certification Process
•
F. Ruesch, L. Omlin & S. Brunold
HSR, Rapperswil, Switzerland
V
Performance Testing of High-Efficient
PV Modules Using Single 10 ms Flash
Pulses
•
N. Ferretti, J. Berghold & P. Grunow
PI Berlin, Germany
Y. Pelet & V. Fakhfouri
Pasan, Neuchâtel, Switzerland
V
Degradation Due to Water Ingress in
Thin Film PV Modules: Experimental
Analysis and Simulation of Increasing
TCO Resistivity
•
C. Schlumpf, V. Chapuis, F. Galliano & C. Ballif
T. Lanz
L.-E. Perret-Aebi
CSEM PV-Center, Neuchâtel, Switzerland
V
J. Meier, D. Romang, S. Benagli & U. Kroll
TEL Solar-Lab, Neuchâtel, Switzerland
R. Adelhelm
Photovoltaic Consultant, Freiburg, Germany
K. Keller, M. Apolloni, Z. Seghrouchni &
I. Sinicco
V
•
•
•
Power Measurement Analysis of Micromorph Tandem Modules
•
•
•
45/51
Titel
Spectral Sensitivity Analyses of Tandem Modules Using Standard Flasher
and Dynamic LED Backlight
Autoren
•
Second International Spectroradiome- •
ters Intercomparison for Solar Spectral
Irradiance Measurements: Preliminary •
Results and Impact on PV Devices Calibration
•
•
•
•
•
•
P
O
V
D. Schär & F.P. Baumgartner
V
R. Galleano & W. Zaaiman
European Commission DG JRC, Ispra, Italy
G. Timò & A. Minuto
RSE, Milan, Italy
C. Strati & S. Bartocci
University of Rome II, Italy
R. Fucci & G. Leanza
M. Pravettoni & M. Marzoli
M. Catena & F. Aleo
ENEL, Catania, Italy
S. Takagi & A. Akiyama
EKO, Tokyo, Japan
R. Núñez
UPM, Madrid, Spain
V
Spectral Sensitivity Analyses of Tandem Modules Using Standard Flasher
and Dynamic LED Backlight
•
D. Schär & F.P. Baumgartner
V
High Efficiency Silicon Heterojunction
Solar Cells at Low Cost for Mass Production
•
B. Strahm, D.L. Bätzner, F. Debrot,
W. Frammelsberger, D. Lachenal, B. Legradic,
J. Meixenberger, P. Papet & G. Wahli
V
CIGS Thin Film Solar Modules Interconnected by All-Fiber Laser Based
Scribing Processes
•
S. Buecheler, S. Nishiwaki & A.N. Tiwari
Burn, M. Muralt, S. Pilz & V. Romano
BUAS, Burgdorf, Switzerland
R. Witte
Solneva, Aarberg, Switzerland
L. Krainer
Onefive, Zurich, Switzerland
V
D. Zimin, M. Poppeller, D. Hüttner, M. Stecher,
M. Ricci, B. Bondu, B. Sele & H. Booth
V
Flexible Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells with •
Absorber Thickness of 1 μm Deposited
at Higher Evaporation Rates
P. Reinhard, F. Pianezzi, C.M. Fella,
S. Nishiwaki, S. Buecheler & A.N. Tiwari
V
Stoichiometry Control of Vacuum Deposited Indium Sulphide Thin Films as
Buffer Layers in CIGS Solar Cells
•
S. Buecheler, F. Pianezzi, C. Lehner,
S. Nishiwaki, J. Perrenoud & A.N. Tiwari
V
CZTSSe Solar Cell Absorbers Deposited by Sequential Ultrasonic Spray Pyrolysis.
•
M. Werner, Y.E. Romanyuk, C.M. Fella &
A.N. Tiwari
V
Method to Detect Chipping on Wafer
Edges
•
S. Boeckli & J. Heiber
Meyer Burger Technology, Gwatt, Switzerland
V
•
•
•
Application of LPCVD ZnO for Thin
Film PV Technologies
•
46/51
Titel
Wafer Shape Measurement Investigations
Autoren
•
•
Grid Planning for High Penetration
•
Photovoltaics Based on a Solar Cadastre
P
O
V
M. Lanz & J. Heiber
Meyer Burger, Thun, Switzerland
P. Michel
E+H Metrology, Karlsruhe, Germany
V
D. Klauser & J. Remund
Meteotest, Bern, Switzerland
V
Influence and Strategies towards Partial Shadowing of PV Generators
•
U. Muntwyler, M. Schöni, S. Brönnimann &
M. Bürgi
V
Increasing the PV Hosting Capacity of
Distribution Power Grids – A Comparison of Six Methods
•
C. Bucher
Basler & Hofmann, Zurich, Switzerland
G. Andersson
ETH Zurich, Switzerland
L. Küng
EWZ, Zurich, Switzerland
V
•
•
High Penetration of Photovoltaic Systems in a Residential District: an Innovative Project for the Decentralized
Management of Distributed Energy
Generation
•
M. Marzoli, D. Rivola, D. Chianese & R. Rudel
V
Impact of Decentralized Small PV GridConnected Plants to Load Shedding in
Nepal
•
D. Chianese & D. Rivola
J.N. Shrestha
Nepal Solar Energy Society, Kathmandu, Nepal
A. Zahnd
RIDS-Nepal, Kathmandu, Nepal
V
H. Laukamp, G. Bopp, R. Grab, S. Phillip &
H. Schmidt
Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany
H. Häberlin
B. v. Heeckeren, F. Reil, A. Sepanski &
W. Vaassen
TÜV Rheinland, Cologne, Germany
H. Thiem
Fire Department Munich, Germany
V
•
•
PV Fire Hazard - Analysis and Assessment of Fire Incidents
•
•
•
•
Effect of the Fluctuations of PV Production and Electricity Demand on the
PV Electricity Self-Consumption
•
N. Wyrsch, Y. Riesen & C. Ballif
V
Verification of Measured Energy Yield
Versus Forecast of a Commercial Design Tool
•
F. Cariget & F.P. Baumgartner
J. Sutterlueti & N. Allet
J. Haller & M. Pezzotti
EKZ Utility, Zurich, Switzerland
V
Perotto, E. Maggioni & F. Spada
TI-Swiss, Chiasso, Switzerland
M. Pravettoni, D. Rivola & D. Strepparava
V
•
•
Global Irradiance in the Southern Alpine Climate: Meteo Modelling and
Statistical Post-Processing
•
•
47/51
Titel
Life Cycle Assessment of Amorphous
and Micromorphous PV Modules
Autoren
•
P
O
V
R. Frischknecht & R. Itten
Treeze, Uster, Switzerland
M. Stucki
ZHAW, Wädenswil, Switzerland
K. Flury
ESU-Services, Zurich, Switzerland
V
G. Masson
EPIA, Brussels, Belgium
G. Watt
Australian PV Association, Wauchope, Australia
H. Fechner
University of Applied Sciences Vienna, Austria
P. Hüsser
Nova Energie, Aarau, Switzerland
I. Kaizuka
RTS, Tokyo, Japan
V
F. Sculati-Meillaud, G. Parascandolo,
G. Bugnon, L. Ding, S. Nicolay & C. Ballif
T. Roschek, J. Cashmore, M. Klindworth, F. Leu
& P. Losio
N.M. Pearsall
Northumbria University, Newcastle upon Tyne,
United Kingdom
D. Mataras & E. Amanatides
University of Patras, Greece
H.-D. Männling & J.-C. Cigal
Linde Electronics, Pullach, Germany
V
Dead Zone in High Volume Manufactur- •
ing of Silicon Thin Film Modules
A. Gahler, D. Kiefer, K. Geiersberger,
F. Mangano, H. Poweleit, T. Pfaff, A. Bächli &
T. Witte
V
Modeling the Performance of Amor•
phous Silicon Photovoltaic Modules
for Different Geographical Locations in •
Europe
Virtuani & D. Strepparava
A. Skoczek
GeoModel Solar, Bratislava, Slovakia
V
D. Romang & J. Meier
TEL Solar-Lab, Neuchâtel, Switzerland
V
V. Garcia-Heller, S. Paredes, C.L. Ong, P. Ruch
& B. Michel
IBM Research, Rüschlikon, Switzerland
V
•
•
Trends in Photovoltaic Applications The Latest Survey Results on PV Markets and Policies from the IEA PVPS
Programme
•
•
•
•
•
Final Results of the European PEPPER
Project: Demonstration of High Performance Processes and Equipments
for Thin Film Silicon PV Modules Produced with Lower Environmental Impact and Reduced Cost and Material
Use
•
•
•
•
•
Spectral Investigation of Micromorph
Tandem Solar Cells with New LED
Based Solar Simulator
•
Exergoeconomic Analysis of Photovol- •
taic Thermal Cogeneration
Does Europe Need Solar Plants in the
Sahara?
•
U. Muntwyler
V
Exploiting High Solar Irradiation in
Alpine Regions Using Bifacial PV Modules
•
T. Nordmann, T. Vontobel & L. Clavadetscher
TNC Consulting, Feldmeilen, Switzerland
V
48/51
Titel
Smart Heterojunction Module Technology
Autoren
•
•
•
•
Fast and Accurate Power and Efficiency Measurements of High Capacitance/High Voltage Crystalline Silicon
Solar Cells for In-Line and Off-Line
Applications
Proposal of a New Standard for the
Spectral Match Classification of Solar
Simulators Based on a Photonic Approach
•
•
•
•
•
•
•
Contribution of Inversion Layer to Lateral Transport in Amorphous Silicon /
Crystalline Silicon Heterojunction Solar Cells
•
Large Area Multi-Junction Solar Array
Tester for Space Applications
•
•
•
Quality Sorting of Cast-Mono Wafers
with Inline PL Imaging
•
•
Full Material Tracking - Using BSC
(Brick-Slice-Code)
•
•
P
O
V
T. Söderström, W. Stein & S. Leu
P. Papet & B. Strahm
J. Ufheil
SOMONT, Umkirch, Germany
J. Hausmann, J. Zhao, H. Mehlich & J. Krause
Roth & Rau, Hohenstein-Ernstthal, Germany
V
J. Hiller, V. Fakhfouri & N. Rebeaud
M. Despeisse
M. Bonnet-Eymard & C. Ballif
V
V. Fakhfouri & J. Hiller
S.R. Kurtz
NREL, Golden, USA
M. Despeisse
M. Bonnet-Eymard & C. Ballif
V
M. Filipic, F. Smole & M. Topic
University of Ljubljana, Slovenia
Z.C. Holman, S. De Wolf & C. Ballif
V
N. Bassi, M. Peguiron, C. Droz, R. Ambigapathy,
V. Fakhfouri & A. von Kaenel
C. Ansould & B. Boulanger
Thales Alenia Space, Palaiseau, France
V
R. Peters & M. Pohlen
Hennecke Systems, Zülpich, Germany
S. Leu
Meyer Burger Technology, Gwatt (Thun),
Switzerland
V
R. Peters & P.Schroll
Hennecke Systems, Zülpich, Germany
S. Leu
Switzerland
V
PV as Building Component: Testing
Experiences
•
F. Frontini
V
Experience on the Behavior of Different BIPV Solution: Electrical and
Thermal Performance of Roof and Façade Mounted Micromorph Modules
•
F. Frontini, G. Friesen, C.S. Polo López &
T. Friesen
V
49/51
Titel
Autoren
Analysis of BIPV Case-Studies through
a Multicriteria Evaluation Tool
P. Bonomo & P. De Berardinis
University of L'Aquila, Italy
F. Frontini
P
O
V
V
Surrounding Photovoltaic Façade
Sihlweid – First Yield Results and
Analysis
•
D. Joss, U. Muntwyler & M. Münger
V
The Solar Tile
•
P. Rousselot
Panotron, Rapperswil, Switzerland
V
Resonant Enhancement of Metal Nanoparticle Arrays Fabricated with
Nanoimprint Lithography
•
E.C. Wang, T.P. White & K.R. Catchpole
ANU, Canberra, Australia
T. Söderström
S. Varlamov
UNSW, Sydney, Australia
V
L. Fanni, L. Ding, M. Benkhaira,
M. Morales Masis & C. Ballif
S. Nicolay
V
S. Hänni, G. Bugnon, G. Parascandolo,
M. Boccard, F. Sculati-Meillaud & C. Ballif
J. Escarré & M. Despeisse
V
S. Altazin
Fluxim, Winterthur, Switzerland
T. Lanz, K. Lapagna & B. Ruhstaller
V
J. Zhao, H. Mehlich, R. Zimny, J. Hausmann,
B. Gruber, M. Weinke & J. Krause
Roth & Rau, Hohenstein-Ernstthal, Germany
P. Papet
Roth & Rau, Neuchâtel, Switzerland
W. Stein
Stein Engineering & Consulting, Dresden,
Germany
M. Blanchet, A. Richter & P. Hofer-Noser
Meyer Burger, Thun, Switzerland
V
P. Papet, G. Wahli, D. Bätzner, F. Debrot,
W. Frammelsberger, J. Meixenberger,
D. Lachenal, B. Legradic & B. Strahm
Roth&Rau Switzerland, Neuchâtel, Switzerland
J. Hermans & W. Brok
Roth & Rau, Eindhoven, Netherlands
T. Söderström & S. Leu
J. Geissbühler, A. Tomasi & C. Ballif
V
•
•
Tailoring the Surface Morphology of
•
LPCVD ZnO for Thin Film Si Solar Cells
•
The Role of Interfaces in HighEfficiency Microcrystalline Silicon
Thin-Film Solar Cells
•
•
Impact of Light Scattering Efficiency
Enhancement in Organic Solar Cells
•
•
Pilot Production of 6''-Heterojunction
Cells and Modules at Meyer-Burger
and Outdoor Performance
•
•
•
•
Heterojunction Solar Cells with Plated
Ni/Cu Front Grid: Opportunities, Cost
Reductions and Challenges
•
•
•
•
50/51
Titel
Autoren
High Efficiency with Almost No Metalli- •
sation: Multiple Wire Interconnection
of Plated Solar Cells
•
•
P
M. Edwards, J. Ji, N. Nampalli & S. Wenham
UNSW, Sydney, Australia
T. Söderström
Switzerland
A. Sugianto
Suntech Power, Wuxi, China
Total
Plenary Session
O
Oral Presentation
V
Visual Presentation
51/51
V
V
2
P
O
24
53

Die 28th European Photovoltaic Solar Energy

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