Thesis: »UNTERSUCHUNG DES EINFLUSSES DER VERARBEITUNG VON ZELLVERBINDERN AUF DIE ERMÜDUNGSEIGENSCHAFTEN IM SOLARMODUL«

Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE suchen für ihr gemeinsames Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in der Gruppe »Zuverlässigkeit von Solarmodulen und Systemen« eine/n Studenten/-in zur Bearbeitung eines wissenschaftlichen Themas.

Was Sie erwarten können
Im Solarmodul werden die Solarzellen üblicherweise durch Kupferverbinder in Reihe geschaltet. Aufgrund von Temperaturwechseln durch z. B. Tag und Nacht sowie des jahreszeitlichen Temperaturverlaufes und mechanische Belastungen durch z. B. Wind kommt es zu einer Belastung der Verbinder in den Zellzwischenräumen. Durch häufige Wiederholung kommt es zu plastischen Deformationen im Kupfer und das Material unterliegt einer fortschreitenden Ermüdung. Abhängig von der auftretenden Belastung und der Eigenschaften des Kupfermaterials kann es zu einem frühzeitigen Versagen des Verbinders kommen, was den Stromfluss verhindert und im schlechtesten Fall zu einem Ausfall des Moduls führen kann. Die Eigenschaften des Verbinders werden allerdings durch das Handling während des Herstellungsprozesses verändert.
Die Zellverbinder von der Rolle besitzen eine entsprechende Krümmung, die ein sauberes Auflegen und Verlöten mit den Busbars der Zellen ohne vorheriges Geradeziehen unmöglich macht. Aus diesem Grund bringt jeder industrielle Stringer (Maschine zum Verlöten der einzelnen Solarzellen) eine bestimmte Vordehnung auf die Zellverbinder auf, um die Ausrichtung und Platzierung der Komponenten korrekt durchzuführen. Eine höhere Vordehnung verringert zwar die Krümmung des Bändchens, verschlechtert allerdings die mechanischen Eigenschaften aufgrund der Verfestigung des Materials. Die offensichtlichste Auswirkung zu stark verfestigter Verbinder ist eine Erhöhung des Zellbruchs während der Fertigung; langfristige Folgen, die die Ermüdung betreffen sind allerdings nicht geklärt. Neben der Vordehnung wird mitunter eine zusätzliche Deformation (Crimp) aufgebracht um den Höhenunterschied zwischen den Zellen zu überbrücken.
Gegenstand dieser studentischen Arbeit soll es sein, durch experimentelle Untersuchungen den Einfluss der Vordehnung auf die Ermüdung im Modullaminat zu untersuchen. Hierfür werden spezielle Modulproben hergestellt und Ermüdungsversuche durchgeführt. Es sollen sowohl Untersuchungen am einzelnen Verbinder als auch an Minimodulen durchgeführt werden. Als Ergebnis sollen charakteristische Zusammenhänge zwischen Materialparametern der Verbinder, Vordehnung und Crimpeigenschaften aufgezeigt und mechanisch bewertet werden. Zum Verständnis und für die weiterführende Interpretation der Versuchsergebnisse kann eine numerische Simulation des Abrollens und des Reckvorgangs mit Hilfe von ANSYS durchgeführt werden.

Aufgabenprofil

Thematische Einarbeitung in Themen der Zuverlässigkeitsbewertung sowie die mechanischen und thermomechanischen Zusammenhänge von Solarmodulen
Einarbeitung in Methoden der Verbindercharakterisierung und Ermüdungsprüfung
Versuchsplanung und Herstellung von Proben
Durchführung und Auswertung der Experimente
Aufbau und Interpretation eines Simulationsmodells zum Recken

Weitere Informationen

Unternehmen

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

Bereich/Abteilung

Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit

Ansprechpartner/in

Herr Matthias Pander
Tel.: 0345 5589-5215
E-Mail: matthias.pander@csp.fraunhofer.de

Bitte geben Sie Ihre Bewerbung vorrangig online ab oder richten diese ausschließlich an folgende Post- bzw. E-Mailadresse:

personal@csp.fraunhofer.de

Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik
Personalreferat
Otto-Eißfeldt-Str. 12
06120 Halle (Saale)

http://www.csp.fraunhofer.de

Branche

Forschung und Entwicklung

Anforderungen

Für die Stelle wird ein/e Student/in eines ingenieur- oder naturwissenschaftlichen Studienganges gesucht. Eine systematische Planung und Durchführung von Versuchen wird vorausgesetzt. Kenntnisse zur Simulation mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente mit der Software ANSYS sind wünschenswert. Nach einer angemessenen Einarbeitungszeit wird ein selbstständiges und verantwortungsbewusstes Bearbeiten der Aufgabenstellung erwartet.

Zusatzinformationen

Leistungen

Finanzielle Unterstützung

› Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.