Bypass-Diode
Diode, die in einem PV-Modul parallel zu einer Zellgruppe geschaltet ist und den Strangstrom an verschatteten oder defekten Zellen vorbeileitet, damit keine Hotspots entstehen.
In einem Strang fließt durch jede Zelle derselbe Strom. Ist eine Zelle verschattet, kann sie diesen Strom nicht liefern, wird von den übrigen Zellen in Sperrrichtung betrieben und setzt deren Leistung in Wärme um. An einem solchen Hotspot können Temperaturen über 100–150 °C entstehen, die Einbettungsfolie und Rückseitenfolie schädigen und im Extremfall einen Brand auslösen.
Bypass-Dioden verhindern das. Ein typisches Modul hat drei Dioden in der Anschlussdose, die je einen Teilstrang aus 20–24 Zellen schützen (bei Halbzellenmodulen ein Paar von Teilsträngen). Wird eine Zelle so stark verschattet, dass die Spannung ihres Teilstrangs negativ wird, schaltet die Diode in Durchlassrichtung und der Strom fließt an der Gruppe vorbei.
- Der überbrückte Teilstrang liefert nichts mehr; das Modul verliert also rund ein Drittel seiner Leistung und Spannung, der Rest des Strangs arbeitet aber weiter.
- Verwendet werden Schottky-Dioden, weil ihre niedrige Durchlassspannung von etwa 0,4–0,5 V die Erwärmung der Anschlussdose begrenzt.
- Dioden können hochohmig ausfallen (dann fehlt der Schutz) oder durchlegieren (dann ist ein Teilstrang dauerhaft abgeschaltet). Beides zeigt sich in Wärmebildern und Kennlinienmessungen.
Aktive Dioden erzeugen mehrere lokale Maxima auf der Leistungs-Spannungs-Kennlinie des Generators. Wechselrichter brauchen deshalb ein MPPT-Verfahren mit globalem Suchlauf, um das echte Maximum zu finden. Halbzellenmodule sind in eine obere und eine untere Hälfte geteilt, die parallel arbeiten und Verschattung am Reihenrand besser wegstecken. Elektronik auf Modulebene wie Leistungsoptimierer ergänzt Bypass-Dioden, ersetzt sie aber nicht.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- String (PV)
Gruppe in Reihe geschalteter PV-Module: Die Spannungen addieren sich, der Strom bleibt der eines einzelnen Moduls.
- MPPT (Maximum Power Point Tracking)
Regelalgorithmus in Wechselrichter oder Laderegler, der die Arbeitsspannung laufend nachführt, damit der PV-Generator die maximal verfügbare Leistung liefert.
- Leistungsoptimierer
DC/DC-Wandler auf Modulebene, der für jedes Modul den Punkt maximaler Leistung sucht und dessen Ausgang aufbereitet, bevor der Strom in einen Strangwechselrichter fließt.
- Mikrowechselrichter
Ein kleiner Wechselrichter, der hinter einem oder wenigen PV-Modulen sitzt, deren Gleichstrom auf Modulebene in Wechselstrom umwandelt und jeweils einen eigenen MPP-Tracker hat.
- Verschmutzungsverluste (Soiling)
Ertragsminderung von PV- oder CSP-Anlagen durch Staub, Pollen, Vogelkot, Schnee oder andere Ablagerungen, die das Licht von Zellen oder Spiegeln abhalten.