Die potenzialinduzierte Degradation ist kein neues Phänomen und schon gar kein Mythos. Mit den richtigen Methoden können die Installateure das Problem schon frühzeitig erkennen und beheben.
Schon drei Mal hat Manfred Einerhand mit dem Phänomen zu tun, dass wie ein Damoklesschwert inzwischen über jeder Photovoltaikanlage schwebt: die potenzialinduzierte Degradation. Auch wenn drei Anlagen innerhalb von elf Jahren, in denen Einerhand inzwischen Solaranlagen installiert, nicht viel sind. Als Quelle für viel Ärger taugen sie trotzdem. Immerhin zeigte sich der Modulhersteller Sunways im Jahr 2009 noch kulant. „Damals hat der Betreiber gemerkt, dass seine Anlage nach zwei bis drei Jahren schlechter läuft“, erinnert sich der Installateur aus Soest. „Er hat einfach seine beiden Anlagen mit verschiedenen Baujahren und Modulen verglichen. Dann hat er sich bei mir als Installateur beschwert und ich habe mich an Sunways als Hersteller der betroffenen Module gewendet, der das Problem schon kannte.“
Potenzialunterschiede lösen PID aus
Der Modulbauer aus Konstanz wusste, dass es bei einigen Modulen zu einem Polarisationseffekt kommt. Dieser wird ausgelöst durch einen Potenzialunterschied zwischen den Solarzellen in den Modulen und der Erde. „Durch die unterschiedlichen Spannungen zwischen der Solarzelle und dem Modulrahmen oder der Unterkonstruktion kann eine dann eine PID entstehen“, erklärt Matthias Diehl. Er ist öffentlich bestellter und vereidigter Gutachter für Photovoltaikanlagen. Seine besondere Spezialität ist die Fehlersuche an Solarstromanlagen. In einem speziellen Seminar zur Fehlersuche bei der Solarakademie Franken der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS) in Nürnberg macht er Installateure mit dem Thema eingehend vertraut. Konkret: Die Ursache für PID ist die Spannung, die zwischen den Zellen und der Unterkonstruktion messbar ist. Das ist wiederum abhängig vom Wechselrichterkonzept und dem Aufbau des Generators. „Wenn man einen Solargenerator mit einer Leerlaufspannung von 500 Volt hat, bedeutet dies, dass die Potenzialdifferenz zwischen Minus- und Pluspol 500 Volt ist“, erklärt Diehl. „Man hat dann allerdings noch keine Aussage darüber, wie die Potenzialdiffernz zwischen Pluspol und Erde beziehungsweise zwischen Minuspol und Erde ist.“ Denn diese ist entscheidend, ob sich in die Anlage eine PID einschleichen kann oder nicht.
Schwachstelle Isolationsmaterial
Die eigentlichen Schwachstellen im Modul, die PID verursachen, sind die Materialien, die die Zellen gegen den Modulrahmen isolieren. Dazu zählt das Glas und die Folien, in die die Zellen eingebettet sind. „Wenn die Isoliermaterialien über eine sehr lange Zeitdauer hohen Gleichspannungen ausgesetzt sind, werden diese durch sogenannte Leckströme polarisiert“, erklärt Diehl. „Das heißt, dass die Moleküle in diesem Isoliermaterial langsam ihre Position verändern. Diese Leckströme fließen nicht vom Plus- zum Minuspol, sondern auf Abwegen von den Zellen durch das Glas und durch die Folie in den Modulrahmen ab.“
Anlage unter Strom setzen
Abhilfe schaffen spezielle Boxen, die nach Sonnenuntergang den Plus- und Minuspol einer Anlage kurzschließen und eine Spannung von Plus 1.000 Volt an den Generator anlegen. Dadurch wird sämtlichen Zellen einen positive Vorspannung gegen Erde verpasst und die Module auf ein hohes positives Potenzial gegen Erde gehoben. Damit macht sie den im Betrieb entstandenen Polarisationseffekt wieder rückgängig. Sind in den Modulen n-dotierte Solarzellen verbaut, wie sie zum Beispiel der Modulhersteller Sunpower anbietet, ist es genau umgekehrt. Dann muss die Plusseite des Generators geerdet werden, in dem der Installateur an die Module eine negative Vorspannung gegen Erde anlegt. Dies erreicht er, indem er den Generator kurzschließt und Minus 1.000 Volt gegen Erde anlegt.
Module auf dem Dach untersuchen
Es gibt einige Methoden, die Module auch auf dem Dach zu untersuchen. Matthias Diehl schwört dazu auf Elektrolumineszenzaufnahmen. „Bis vor einigen Jahren galt die Prämisse, dass solche Aufnahmen im Feld nicht möglich wären, weil auch Nachts noch zu viel Restlicht im Infrarotbereich übrig wäre“, erklärt Diehl. „ Das haben wir ausprobiert und haben festgestellt, dass es sehr wohl auch in bestehenden Anlagen geht, ohne die Module demontieren zu müssen. Wir haben dann noch nach Lösungen gesucht, wie man wetterunabhängig Photovoltaikanlagen untersuchen kann und mit möglichst geringem Aufwand vernünftige Ergebnisse bekommt.“
Den kompletten Bericht lesen Sie in der kommenden Ausgabe des Fachmagazins photovoltaik.
