Fehlerbild: Hotspot

Wo treten Hotspots auf?

Kristalline waferbasierte Silizium-Solarmodulen bestehen aus hauchdünnen Silizium-Solarzellen, die bei der Herstellung zu Strings in Reihe miteinander verlötet werden. Dadurch fließt der produzierte Strom durch alle Solarzellen des Strings hin zum Ableiter. Ist eine Zelle oder ein Teil einer Zelle nicht aktiv, produziert also kein Strom mehr, steigt der Innenwiderstand dieser Zelle oder dieses Zellteils. Der Strom der anderen Zellen wird aber weiterhin durch die nicht aktive Zelle gedrückt. Durch den hohen ohmschen Widerstand kommt es zu einer Verlustleistung und diese wird in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Deshalb bezeichnet man solche Stellen als Hotspots. Dies kann auch ganze Module betreffen.

 

Wie kann man Hotspots im Modul erkennen?

Das erste Anzeichen ist ein Abfall der Leistung und des Stromertrags der Anlage. Dies kann aber mehrere Ursachen haben. Deshalb ist eine Thermographieuntersuchung empfehlenswert. Hierbei nimmt man mit einer speziellen Kamera Temperaturunterschiede auf der Moduloberfläche auf, während die Solaranlage Strom produziert. Um ausreichend hohe Temperaturunterschiede zu erzeugen, ist eine gute Sonneneinstrahlung bei einer Thermographieuntersuchung notwendig. Die Temperaturunterschiede auf der Moduloberfläche werden so in der Thermografiekamera farblich dargestellt. So kann man leicht erkennen, wo heiße Stellen in den Solarzellen auftreten.

 

Was ist die Ursache von Hotspots?

Die Ursache für Hotspots sind in der Regel lokale Verschattungen. Ein Baum, der teilweise ein Solarmodul verschattet, kann genauso einen Hotspot auslösen, wie ein Blatt, das auf dem Solarmodul liegt. Auch Vogelkot und andere Verschmutzungen auf der Moduloberfläche sind häufige Ursachen für Hotspots. Hotspots können aber auch aufgrund von Fertigungsfehlern, wie etwa schlechten Lötstellen oder Mikrorissen auftreten.

 

Welche Gefahr besteht bei einem Hotspot?

Da die Temperatur der Module durch den Hotspot lokal sehr hoch werden kann, besteht durchaus die Gefahr, dass es zu einem Brand kommt. So ist es möglich, dass sich ein trockener Ast oder ähnliches Material, das sich in der Nähe des Hotspots befindet, entzündet. Deshalb sollten Hotspots ernst genommen werden. Allerdings enthalten die Solarmodule eine Sicherheitseinrichtung in Form von Bypass-Dioden. Wenn die Spannung in einer Zelle des Strings negativ und in Folge zum ohmschen Widerstand wird, wird der Strom der anderen Zellen des Moduls durch diese Diode geleitet. Der Strom wird dadurch nicht nur um die betroffene Zelle, sondern um den gesamten Zellstring herum geleitet. Dies vermeidet zwar den Hotspot, verringert aber auch die Leistung des Moduls und damit des gesamten Modulstrings. Die Folge ist der Rückgang des Ertrags der Solaranlage.

 

Wie kann man Hotspots vorbeugen und ist der Fehler reparabel?

Einige Ursachen für Hotspots sind vermeidbar, wie z.B. Hotspots die duch Verschattungen verursacht werden. Aus diesem Grund sollte der Anlagenbetreiber oder ein von ihm beauftragter Dienstleister öfter einen Blick auf die Anlage werfen. Bei einer solchen Sichtkontrolle können Verschmutzungen und Teilverschattungen leicht erkannt werden. Außerdem ist eine regelmäßige Reinigung des Generators eine lohnenswerte Investition, zumal dann auch die Erträge allgemein steigen. Dies gilt vor allem für Anlagen, die an staubigen Standorten oder in der Nähe von Bäumen errichtet wurden. Aber auch ein Blick auf die umgebende Vegetation kann sich lohnen. Denn innerhalb von 20 oder mehr Betriebsjahren der Photovoltaikanlagen kann sich die Verschattungssituation aufgrund von Vegetation verändern.

Sollten Hotspots aufgrund eines Produktionsfehlers auftreten, kann es sein, dass das betreffende Modul ausgetauscht werden muss. Zwar sorgen die im Modul verbauten Bypass-Dioden dafür, dass Strom durch die inaktiven Zellbereiche geleitet wird. Doch wenn diese Sicherheitseinrichtung ebenfalls ausfällt, kann die betreffende Stelle sehr heiß werden. Bei einem Austausch des betreffenden Moduls ist vor allem darauf zu achten, dass ein Ersatzmodul zu den anderen Paneelen im String und in der Anlage passt. Passende Ersatzmodule finden Sie auf dem Onlinemarktplatz von SecondSol.