Elektrolumineszenzmessungen im Labor gehören der Vergangenheit an. Kameras für die Untersuchung der Module im Feld existieren bereits. Ein Unternehmen in Aachen hat sich an die Entwicklung des Zusatzequipments gemacht.
Draußen ist es finstere Nacht. Nur ab und an hört man das Bellen eines Hundes in der Nachbarschaft oder ein Auto, das über die Landstraße in der Nähe fährt. Inzwischen ist aber kaum noch jemand unterwegs. Denn es ist schon nach Mitternacht. Für Andreas Fladung und seine beiden Mitarbeiter, die heute Nacht mit ihm unterwegs sind, ist es die beste Zeit. Denn sie sehen nur nachts. Zumindest wenn es um die Elektrolumineszenzaufnahmen geht, die sie heute Nacht machen.
Andreas Fladung ist Photovoltaikinstallateur und Sachverständiger. Mit seinem Unternehmen im Herzen der Kaiserstadt Aachen ist er inzwischen fast nur noch damit beschäftigt, beschädigten Modulen auf die Schliche zu kommen. Die Anfragen sind üppig. „Das Telefon steht fast nicht mehr still“, sagt er. „Inzwischen bauen wir nur noch eine Anlage pro Woche, sind aber mit den Messungen gut unterwegs.“
Durch die Anlage zappen
So hat er auch den Auftrag bekommen, die Anlagen auf dem Bauernhof zu untersuchen. Sechs Anlagen mit unterschiedlicher Ausrichtung sind auf den Dächern der Gebäude installiert. Vor drei Jahren schlug ein Blitz ein. Seither macht die Anlage immer wieder Probleme. Fladung soll nun herausfinden, welche Module tatsächlich kaputt sind und ausgetauscht werden müssen.
Er steht vor dem Monitor, während einer seiner Mitarbeiter die Fernbedienung hält. Mit ihr kann er einen String nach dem anderen ein- und wieder ausschalten. Nacheinander leuchten diese auf dem Monitor von Andreas Fladung auf und verschwinden dann wieder im Dunkel, bis die nächsten Solarmodule aufleuchten. Während dessen summt ein kleiner Motor in 15 Metern Höhe. Auf dem Kopf eines Hochstativs hat Fladung eine spezielle Kamera installiert. Sie dreht sich langsam, und ihr Auge scheint über die Dächer des Bauernhofes zu schweifen, vor dem Fladung steht. Tatsächlich ergibt genau diese Bewegung Sinn. Denn mit jeder Drehung nimmt sie neue Module auf, die der Mitarbeiter von Andreas Fladung mit seiner Fernbedienung ein- und ausschaltet.
Kurz vor Sonnenaufgang ist alles im Kasten. Die Aufgabe ist erledigt, und alle sechs Solaranlagen auf den Dächern des Bauernhofes sind auf Fehler hin untersucht. Die Aufgabe war es, unter anderem defekte Bypassdioden zu finden. Diese entstehen durch Überspannungsschäden bei Blitzeinschlag. Man erkennt diese durch den hohen Widerstand und die Hitze, die sie produzieren. Hochohmige Bypassdioden fallen allerdings bei einer Leistungsmessung nicht auf, weil sie ganz normal Strom produzieren. Erst bei einer Teilverschattung richten sie Schaden an. Denn dann fällt aber nicht nur ein Drittel des Moduls aus – wie es mit funktionierenden Bypassdioden vorgesehen ist, sondern das gesamte Module und damit auch der gesamte String. Solchen Schäden kann man aber mit der Elektrolumineszenz sehr leicht auf die Spur kommen.
Dabei handelt es sich – vereinfacht gesagt – um den Umkehreffekt der Solarzelle. Während sie Strom erzeugt, wenn ein gewisses Lichtspektrum auf die Oberfläche des Halbleiters fällt, dreht sich der Effekt um, wenn die Solarzelle selbst unter Strom gesetzt wird. Sie fängt in einem gewissen Spektrum an zu leuchten. Mit dem bloßen Auge ist das nicht zu sehen. Denn die Wellenlänge des Lichts, das die Zellen ausstrahlen, liegen in einem Bereich jenseits der 800 Nanometer im Nahinfrarot- und Infrarotbereich.
Jeder Transport ist ein Risiko
Lange wurde dieser Effekt mit teuren Spezialkameras im Labor sichtbar gemacht. Denn die Voraussetzung ist, dass auf die Zellen kein Licht fällt. Dazu mussten die Paneele ausgebaut und eingeschickt werden. Das ist immer ein Risiko. Denn wenn die Module einmal installiert sind, haben sie die größte mechanische Belastung durch den Transport und die Installation hinter sich. Wenn sie aber wieder deinstalliert und verschickt werden, weiß niemand, ob eventuelle Fehler nicht gerade durch diese Prozedur erst entstanden sind.
Inzwischen gibt es Möglichkeiten, die Elektrolumineszenz auch sichtbar zu machen, ohne die Module zu deinstallieren. „Dazu wird der Sperrfilter vor dem Sensor einer Digitalkamera entfernt“, erklärt Andreas Fladung. „Dann kommt dort das Lichtspektrum des Wellenlängenbereichs an, den man bei der normalen Fotografie nicht braucht. Schließlich soll das Foto nur das sichtbare Licht wiedergeben. Ohne Sperrfilter können wir Wellenlängen bis 1.100 Nanometer sichtbar machen.“ Mit einem Aufsatz vor dem Objektiv wird das sichtbare Licht herausgefiltert. Auf dem Sensor der Kamera wird nur das infrarote Licht abgebildet. Damit kann man ganz deutlich das Leuchten der Solarzellen sehen, wenn sie unter Strom gesetzt werden. (Sven Ullrich)
Den vollständigen Bericht lesen Sie in dern neuen Ausgabe des Fachmagazins photovoltaik, die am 6. August erscheint.
