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TECHNOLOGIE-REPORT

United Solar Ovonic 3800 Lapeer Road Auburn Hills, MI 48326, USA Tel. +1-248-475-0100 Fax +1-248-364-0510 Email: [email protected] www.uni-solar.com

United Solar Ovonic Dennewartstr. 25-27 D-52068 Aachen Tel.: +49-241-9631131 Fax +49-241-9631138 Email: [email protected] www.uni-solar.com

Stand: Oktober 2005

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Seite(n):

1. 2. 3. 4. 5. 6.

UNI-SOLAR- Triple-Junction-Technologie Energieertrag unter Freiluftbedingungen Qualittssicherung Geprfte Zuverlssigkeit Verhalten von UNI-SOLAR-Modulen bei diffusem Licht UNI-SOLAR- Module: Energieerzeugung bei T-Erhhung Wirkungsgrad von UNI-SOLAR-Modulen Energieertrge von UNI-SOLAR-Modulen a. Modultests bei TISO (Lugano, Schweiz) b. Testanlage bei FhG-I.S.E. (Freiburg, Deutschland) c. Anlage Glattwerk AG (EVU, Dbendorf, Schweiz) d. Anlage E&S Sonnenstrom oHG (berlingen/Bodensee, Deutschland) Energieertrge von UNI-SOLAR-Modulen im Vergleich a. b. c. PV-Anlage Burg (Insel Fehmarn) Technologiezentrum Delmenhorst juwi Testfeld Mainz-Bretzenheim

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Stand: Oktober 2005

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1.

UNI-SOLAR - Triple-Junction-Technologie

In allen UNI-SOLAR Produkten findet die patentierte Triple-Junction Technologie von United Solar Ovonic LLC Verwendung, die Dnnschicht-Silizium Solarzellen einen nie gekannten Wirkungsgrad verleiht. Jede Zelle besteht aus drei Halbleiterschichten, die aufeinander aufgebracht wurden. Die untere Zelle absorbierte das rote Licht, die mittlere das grn/gelbe und die obere Zelle das blaue Licht. Diese Trennung des Solarspektrums ist der Schlssel zu hheren Energieertrgen. Die Zellen werden im Vakuumrollbeschichtungsverfahren auf einer Edelstahlfolie abgeschieden, wobei nur ein Bruchteil der Materialien und Energie wie bei der Produktion von kristallinen Solarzellen bentigt wird. Das Ergebnis ist eine einzigartige, biegsame und usserst leichte Solarzelle.

Zur Gewhrleistung der Hochspannungsfestigkeit und zum Schutz vor Witterungseinflssen werden die Zellen mit UV-stabilen Polymeren wie EVA oder TEFZEL von DuPont eingekapselt. Die so verschweiten Solarzellen werden entweder als Halbprodukte fr die Gebudeintegration angeboten oder zu gerahmten Standardsolarmodulen weiter verarbeitet. Jede Solarzelle ist von einer Bypass-Diode geschtzt, so dass jedes Element auch dann noch Strom produziert, wenn es teilweise beschattet ist. Jedes Modul hat eine MultiContact Anschlussdose mit vorkonfektionierten PV-Kabeln und Stecker/Buchse. UNI-SOLAR Produkte eignen sich sowohl fr Einzelanwendungen als auch fr Netzverbundanlagen.

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2.

Energieertrag unter Freiluftbedingungen

Die Modulleistung wird unter sog. STC-Bedingungen gemessen, d.h. bei direkter & hoher Einstrahlung (1.000 W/m), bei einer Zelltemperatur von 25 C sowie einem definierten Lichtspektrum (AM = AirMass 1,5). Unter Freiluftbedingungen wird die gemessene und berechnete Nennleistung jedoch sehr selten erzielt, da die Einstrahlung zumeist zwischen 100 bis 800 W/m liegt, die Zelltemperatur auf bis zu 80 C steigen kann und das Einstrahlungsspektrum stndig variiert. UNI-SOLAR-Produkte knnen beim Betrieb unter Freiluftbedingungen hhere Energieertrge (kWh/kWp) liefern als Konkurrenzprodukte. Der bessere Energieertrag ist auf die hohe Empfindlichkeit bei niedriger Einstrahlung und diffusem Licht, die geringere Temperaturabhngigkeit sowie die hervorragende Schattentoleranz zurck zu fhren. Speziell bei Bewlkung sowie am Morgen bzw. Abend herrscht diffuses Licht, das in Nord- und Zentraleuropa 50 % der Sonneneinstrahlung aus macht. Selbst in Madrid betrgt der Anteil immer noch 33 %. Freilufttests zeigen, dass UNISOLAR-Produkte einen sehr viel besseren Wirkungsgrad bei niedriger Einstrahlung haben als kristalline Technologien.

3.

Qualittssicherung Geprfte Zuverlssigkeit

UNI-SOLAR -Produkte verfgen ber alle erforderlichen Zertifikate (CEI/IEC 61646-CEC701). Im Rahmen dieser Untersuchungen werden z.B. die folgenden Tests durchgefhrt: Prfung der Robustheit der Verbindung Klimatests Feuchtigkeit/Frost-Test Dampf-Hitze-Test UV-Test Isolationstest unter Nsseeinwirkung Mechanischer Belastungstest Hagel-Einschlag-Test Gerahmte Hochleistungsmodule und SSR-Module haben das Schutzklasse-II (TV Rheinland) Zertifikat.

Stand: Oktober 2005

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4.

Verhalten von UNI-SOLAR-Modulen bei diffusem Licht

Freiluftwirkungsgrad von UNI-SOLAR-ModulenDC-Wirkungsgrad (%)

3,5 kWp Triple Junction (UNI-SOLAR)10 8 6 4 2 0 0 200 400 6002

Juni-98Jul-98-Okt 99

800

1000

Einstrahlung ((W/m )

Der Wirkungsgrad von UNI-SOLAR-Modulen steigt bei niedriger Einstrahlung deutlich an!

Influence of irradiance on OUTDOOR efficiencyfollow ing Dutch Irradiation conditions (ECN Studies : ECN-C-00-067; July)

1,4relative OUTDOOR module efficiency

UNI-SOLAR

1,2 1,0

STCBP SOLAR BP 585

0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 200 400

Siemens SM-55 Kyocera KC-60 Siemens CIS S30 UNI-SOLAR US-32 Solarex Millenium MST-43 Shell Solar RSM 75 ASE ASE-100

600 800 Irradiance (W/m)

1000

1200

Der Wirkungsgrad von UNI-SOLAR-Modulen steigt bei niedriger Einstrahlung im Vergleich zu kristalliner Technik sehr deutlich an!

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5. UNI-SOLAR-Module: Energieerzeugung bei T-ErhhungLeistungsverhalten eines UNI-SOLAR US-64 bei 28 C Aussentemperatur (1.100 W/m2 Einstrahlung):Temperatureinfluss auf ein UNI-SOLAR US-64Daten: TISO-Lugano (Schweiz)80100 W/m

Effektive Freiluftleisugn (W)

70 60 50 40 30 20 10 0 0

300 W/m 600 W/m 900 W/m 1100 W/m

5

10

15

20

25

30

35

40

Aussentemperatur (C)

Das UNI-SOLAR US-64 verliert durch die erhhte Zelltemperatur nur ca. 5 % der Modulleistung (64 Wp). Kristalline Module verlieren unter diesen Bedingungen 20-30 % ihrer Leistung.

Leistungsverhalten eines UNI-SOLAR US-64 in Relation zur Aussentemperatur:10 9 8 Freiluftwirkungsgrad (%) 7 6 5 4 3 2 1 0 200 400 600 800 1000 1200 E in stra h lu n g (W /m ) 0 C 5 C 1 0 C 1 5 C 2 0 C 2 5 C 3 0 C 3 5 C

Stand: Oktober 2005

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6.

Wirkungsgrad von UNI-SOLAR-Modulen (Jahresgang)

Langzeit Freilufttests von UNI-SOLAR Dnnschichtmodulen wurden von verschiedenen unabhngigen Forschungsinstituten (Forschungszentrum Jlich/D, NREL/USA) durchgefhrt.

Daten: NREL - National Renewable EnergyUSSC 1.8 kW Array PVUSA Pow er Rating vs Tim e (Irr >800 W/m ^2 and P > 1500W)2000,0 1950,0 1900,0 1850,0 1800,0- 12.46 W/ yr ( -0.74%per year)

Austausch des Wechselrichters

Data Acquisition Periode: July 99/Sept. 2003

1750,0 1700,0 1650,0 1600,0no dat a

DASNeukalibrierung

1550,0 M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul Nov M rz Jul 94 94 94 95 95 95 96 96 96 97 97 97 98 98 98 99 99 99 00 00 00 01 01 01 02 02 02 03 03 T ime

Die UNI-SOLAR Triple Junction-Technologie zeigt einen stabilen Wirkungsgrad mit jhrlicher zyklischer Schwankung bei einer durchschnittlichen Degradation von lediglich 0,73 % pro Jahr.

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7.

Energieertrge von UNI-SOLAR-Modulen a. Modultests bei TISO (Lugano, Schweiz)

Energieertrag verschiedener Modultypen Daten: TISO Lugano (CH) von Mrz 2000 bis Mai 2001UNI-SOLAR US64 SIEMENS ST40 DUNASOLAR DS40 ASE 100GTFT KYOCERA KC60 SIEMENS SM55 SHELL RSM50 PHOTOWATT PW1000 ARCOSOLAR ASI16-2300 TRIMEX MS36-53 EUROSOLARE M500A BP SOLAR BP275F GPV GPV75P BP SOLAR MSX83 ATLANTIS Sunslates ATERSA APX90 SUNWARE SW50T

-6% -7% -12% -14% -14% -15% -16% -17% -20% -20% -21% -23% -24% -25% -33% -35% 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

TripleJunction CIS

Mono-C-Si oder Poly-C-Si

Energieertrag (kWh/kWp)

Das UNI-SOLAR US-64 Modul bietet 12 bis 35 % Mehrertrag unter Freiluftverhltnissen als alle getesteten kristallinen Siliziummodule.

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b.

Testanlage bei FhG - I.S.E. -Freiburg (Freiburg, Deutschland)

Module: Leistung: Verschaltung: Wechselrichter: AC-Nennleistung: Dimensionierung: Ausrichtung: Installation: Messdatenerfassung:

24 UNI-SOLAR US-64 1,536 kWp 2 Strnge mit je 12 Modulen (VMPP = 198 V) Fronius Sunrise Midi Plus 1500 W Pdc,max-WR/Pnom,PV-Module = 114,6 %. 100 % Sden, 30 Neigung Juni 2001 Beginn 01.08.2001

Tabelle:Monat JAN. FEB. MR. APR. MAI JUNI JULI AUG. SEP. OKT. NOV. DEZ.

Daten Kalenderjahr 2003 nach StabilisierungPerform. Ratio (%) DCEnergieerzeugung (kWh) ACEnergieerzeugung (kWh) AC-Energieertrag (kWh/kWp)

Einstrahlung in Modulebene (kWh/m2)

Gesamt:

40 91 144 157 155 207 192 205 167 89 58 44 1.549

63,1 65,4 72,9 71,8 73,9 74,5 73,5 73,4 79,0 75,7 73,6 67,0 71,98

43 98 173 187 191 257 238 256 205 114 72 50 1.884

39 91 161 173 176 236 217 232 186 104 65 45 1,725

25,3 59,4 104,6 112,6 114,4 153,9 141,2 150,8 121,0 67,6 42,6 29,6

1.123

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c.

Anlage Glattwerk AG (EVU, Dbendorf, Schweiz)

Module: Leistung: Verschaltung: Wechselrichter: Ausrichtung: Installation: Messdatenerfassung: Bemerkung:

108 UNI-SOLAR US-64 6,912 kWp 12 Strings mit je 9 Modulen ASP (2) Sdwest, 30 Neigung. November 1998 Beginn Anfang 1999 Der Anlagenertrag wird durch ein Gebude um ca. 10 % verringert

Tabelle:

AC-Ertrge 200020022000 898 1119,3 873 2001 833 1083,6 837 2002 850 1104,6 838

Alle Daten in kWh/kWp x JahrAC-Ertrag (unkorrigiert) Jhrliche Globalstrahlung (kWh/m2) * Berechneter AC-Energieertrag (Referenzjahr in Zrich-Kloten) Geschtzter AC-Ertrag (Referenzjahr in Zrich-Kloten) (korrigiert um 10 % Einstrahlungsverlust)

960

921

922

*10 Jahres-Mittelwert (1983-1992) der jhrl. Globalstrahlung in horizontaler Ebene in Zrich-Kloten: 1088,5 kWh/m(Daten MeteoNorm). Die Globalstrahlung in Dbendorf wird auf 5 % weniger als in Zrich-Kloten eingeschtzt (Tallage/Nebel).

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Fazit: Unter Bercksichtigung des nachteiligen Anlagenstandortes (Verschattung) ein gutes Ergebnis.

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d.

Anlage E&S Sonnenstrom oHG (berlingen/Bodensee, Deutschland).

Module: Leistung: Verschaltung: Wechselrichter: Dimensionierung: Ausrichtung: Installation: Messdatenerfassung: Bemerkung:

48 UNI-SOLAR US-64 3,072 kWp 12 Module pro Strang, 2 Strnge pro Wechselrichter SMA 100E. PDC,max-WR/Pnom,PV-Module = 78,8 %. Wechselrichter sind stark unterdimensioniert. 40 Sdost, 30 Neigung. Juli 2001 Beginn August 2001 Leichte Verschattung durch eine Gaube und ein Stromkabel.

Tabelle:

AC-Ertrge Kalenderjahr 2002 nach StabilisierungEnergieertrag in kWh/kWp 34,2 33,7 100,7 107,7 122,2 128,7 116,7 113,5 82,5 57,0 20,6 13,0 930,5

Jan. Feb. Mrz Apr. Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Gesamt:

Fazit: Unter Bercksichtigung der Unterdimensionierung der Wechselrichter und der Verschattung liefert diese Anlage sehr hohe Energieertrge.

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8.

Energieertrge von UNI-SOLAR-Modulen im Vergleich a. PV-Anlage Burg (Insel Fehmarn)

Module: 32 UNI-SOLAR US-64 Leistung: 2,048 kWp Verschaltung: 2 Strnge mit je 16 Modulen Wechselrichter: Fronius Sunrise Midi Dimensionierung: PDC,max-WR/Pnom,PV-Module = 78,8 %. Modulausrichtung: Dachneigung 20 (Sd) Installiert: 16. Juli 2001 Beginn der Messdatenerfassung: Januar 2002 (nach vollstndiger Stabilisierung der Module) Bemerkung: Wechselrichter sind stark unterdimensioniert.

Tabelle: Vergleich verschiedener Modultypen/Anlagen in NorddeutschlandStandort: Modultyp: UNI-SOLAR US-64 Photowatt (polik. Si) Isofoton (monok. Si) GPV (polik. Si) Siemens (monok. Si) Photowatt (polik. Si) Photowatt (polik. Si) Wechselrichter: Fronius Sunrise Midi SMA2500 SMA 2000+1500 n.n. 1,98 n.n. SMA 2000+2500 4X SMA2500 5,0 10,2 35 30 15 8 10 0 779 812 788 kWp: Dachneigung: 20 45 45 15 Azi-mut: ACEnergieertrag (kWh/kWp): 923 830 861 870

Burg Heiligenhafen Nendorf Heiligenhafen Heiligenhafen Meischendorf Sabnensdorf

2,05 3,0 4,0 2,4

0 0 0 0

Fazit: UNI-SOLAR Anlage bietet eine um ca. 12 % hheren Energieertrag als poliund monokristalline Module*.

* Mittlerer AC-Energieertrag der polikristallinen Si-Anlagen: 825 kWh/kWp.Mittlerer AC-Energieertrag der monokristallinen Si-Anlagen: 820 kWh/kWp.

Stand: Oktober 2005

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b.

PV-Anlage Technologiezentrum Delmenhorst44 UNI-SOLAR US-64 (SOLARA SM640 DS) 2,816 kWp SMA Sunny Boy 2000 Sden 5, 25 Neigung 12. Dezember 2001 Beginn Januar 2002

Module: Leistung: Wechselrichter: Ausrichtung: Installation: Messdatenerfassung:

Tabelle:Position

Energieertrag verschiedener PV-Anlagen TZ DelmenhorstModultyp TE12062 PW10001 TE12062 MST-434 US-643 TE12062 TE12062 PW10001 PW10001 E12062 PW10001 TE12062 PW100012

# Module

kWp

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 131

24 24 24 55 44 24 24 24 24 24 24 24 243

2,88 2,4 2,88 2,75 2,816 2,88 2,88 2,4 2,4 2,88 2,88 2,88 2,44

ACEnergieertrag (kWh/kWp) 706,5 694,0 649,6 795,6 845,5 729,9 688,2 652,1 685,0 698,5 678,3 692,9 643,6

Photowatt

Total

UNI-SOLAR

BP Solarex

Fazit: Die UNI-SOLAR Anlage bietet einen um 21,8 % hheren Energieertrag als monokristalline Total Energie Anlagen, 26,1 % mehr als polikristalline Photowatt-Anlagen und 6,3 % mehr als die BP Solarex-Anlage bezogen auf den Mittelwert*.

* Mittlerer AC-Energieertrag der TOTAL ENERGIE-Anlagen: 694,3 kWh/kWp.Mittlerer AC-Energieertrag der Photowatt-Anlagen: 6701,6 kWh/kWp.

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c.

PV-Testfeld JuWi GmbH, Mainz-Bretzenheim88 UNI-SOLAR US-64 5,632 kWp SMA Sunny Boy Control Plus 100 % Sd; 25 Modulneigung 4. Juli 2002 Beginn Juli 2002

Module: Leistung: Wechselrichter: Ausrichtung: Installation: Messdatenerfassung:

Tabelle:

Energieertrag von PV-Anlagen mit verschiedenen Dnnschicht Modulen

Hersteller

Modultyp

# Module

kWp

AC-Energieertrag (kWh/kWp) 1.060 1.011 953 921

Antec UNI-SOLAR Solarex Kaneka

ATF-43 US-64 MST-43 LV K 58

132 88 132 100

2,4 2,88 2,75 2,816

Fazit: Diese Anlage liefert in jeglicher Hinsicht gute bis sehr gute Ertragswerte. Die UNI-SOLAR Anlage bietet einen um 9,7 % hheren Energieertrag bzw. einen um 6,1 % hheren Ertrag als die der Hersteller Kaneka bzw. Solarex. Sie wird lediglich von den CdTe-Modulen des Herstellers Antec bertroffen. Eine Ursache hierfr ist in der Unterdimensionierung des Wechselrichters zu sehen, da das Dimensionierungsverhltnis DC-Lstg. WR zu DC-Leistung PV-Generator lediglich 83 % betrgt, obwohl von Seiten des Herstellers 90110 % empfohlen werden.

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