Zunächst ein paar kurze einführende Hinweise zum Thema Rückseitenfolie. Der grundlegende Aufbau eines handelsüblichen Solarmoduls mit kristallinen Solarzellen sieht so aus, dass hinter der Frontglasscheibe zunächst eine Schicht mit EVA Folie kommt, danach folgt dann die Solarzelle.
Auf der Rückseite der Zellen kommt dann nochmal eine Schicht EVA und danach kommt die Rückseitenfolie, die ebenfalls aus mehreren Schichten bestehen kann. Ich spreche hier von sogenannten Glas-Folie-Modulen. Bei Glas-Glas Modulen folgt auf die hintere EVA-Schicht eine zweite Glasscheibe.
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EVA bettet Zellen ein
Die Solarzellen werden in ein Sandwich von Kunststofffolien eingebettet, das in der Produktion in einem Ofen laminiert wird. Das EVA dient im Wesentlichen dazu, die Solarzellen einzubetten und dafür zu sorgen, dass die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Silizium nicht zu mechanischen Spannungen führen.
Die wichtigste Eigenschaft des EVA ist dabei, trotz dauerhaftem Beschuss mit UV-Strahlung, nicht seine Transparenz zu verlieren und möglichst viel Sonnenstrahlung zu den Solarzellen durchzulassen. Es soll hier noch einmal der Hinweis erfolgen, dass Kunststoffe oft dazu neigen, ihre Eigenschaften unter dauerhafter Einwirkung von kurzwelliger (und damit energiereicher) UV-Strahlung zu verändern.
Isolation durch rückseitige Folie
Die rückseitige Folie eines Solarmoduls hat in erster Linie die Aufgabe, die Solarzellen vor Umwelteinflüssen zu schützen. Es soll möglichst kein Wasserdampf ins Laminat diffundieren, da Feuchtigkeit zur Korrosion der Kontakte zwischen den Zellen führen kann. Außerdem muss gewährleistet sein, dass die rückseitigen Folien für eine hohe elektrische Isolation der eingebetteten Zellen sorgen.
Immerhin arbeiten moderne Photovoltaikanlagen schon mit Systemspannungen von bis zu 1.500 Volt. Bedenkt man, dass heute nahezu ausschließlich trafolose Wechselrichter zum Einsatz kommen, kann das Berühren einer schadhaften Rückseitenfolie während des Betriebes sehr schnell lebensgefährlich werden.
Hohe Spannungen bis 1.500 Volt
Es ist daher unbedingt notwendig, dass die Isolationsfähigkeit der Rückseitenfolien dauerhaft erhalten bleibt. Um diese Bedingung während der langen Lebenszeit einer Anlage zu gewährleisten, machen die Wechselrichter jeden Morgen vor der Zuschaltung zum Netz eine sogenannte Isolationsprüfung. Zu diesem Zweck werden in aller Regel Prüfspannungen von 1.000 Volt bzw. 1.500 Volt auf den kurzgeschlossenen Solargenerator gegen Erde angelegt.
Die Messung des dann fließenden Stromes führt über das Ohmsche Gesetz zur Ermittlung des Isolationswiderstandes. Wer sich im Detail für diese Messungen interessiert, sei auf diesen Artikel hier im Blog verwiesen. Nach der international gültigen Norm DIN EN 62446-1 darf der Isolationswert eines Modulstranges niemals unter einem Megaohm liegen.
Wechselrichter schalten morgens nicht zu
Nun beobachten wir seit einiger Zeit einen Serienfehler an Solarmodulen, der mit dem Versagen der Rückseitenfolien einhergeht. Die Folge der Fehler in betroffenen Photovoltaikanlagen sind zunehmende Ausfallzeiten, da die Wechselrichter bei zu niedrigen Isolationswerten die Anlage morgens nicht ans Netz nehmen.
Im Endstadium des Fehlers kommt es oft zum vollständigen Versagen der Rückseitenfolien und zur Zerstörung der Module. Es wurde hier im Blog bereits an zwei Stellen auf das Problem hingewiesen, die beiden Artikel sind nachfolgend verlinkt:
“Die PV-Branche braucht einen professionellen Umgang mit Problemen”
“Isolationsfehler an PV-Anlagen systematisch finden”
Bevor ich beschreibe, wie man den verwendeten Folientyp eines Solarmoduls bestimmen kann, möchte ich die drei Ausprägungen des beobachteten Problems nachfolgend noch einmal anhand von typischen Fotos zeigen. (gekürzt: HS)
Hier lesen Sie den ganzen Artikel vom Photovoltaikbüro.
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