Spannungsinduzierte Degradation

Dieser Artikel befindet sich derzeit in der Qualitätssicherung im WikiProjekt Elektrotechnik des Portal Elektrotechnik. Wenn Du Dich mit dem Thema auskennst, bist Du herzlich eingeladen, Dich an der Prüfung und möglichen Verbesserung des Artikels zu beteiligen. Der Meinungsaustausch dazu ist in der Diskussion (Artikel „Spannungsinduzierte Degradation“ eintragen) zu finden.

Spannungsinduzierte Degradation (auch Potentialinduzierte Degradation; englisch Potential Induced Degradation; PID) ist eine spannungsbedingte Leistungsdegradation bei kristallinen Photovoltaik (PV)-Modulen, hervorgerufen durch sogenannte Leckströme. Dieser negative Effekt kann Leistungsverluste von bis zu 20% verursachen.

Ursache für die schädlichen Leckströme ist neben dem Aufbau der Solarzelle die Spannungslage der einzelnen PV-Module gegenüber dem Erdpotential – bei den meisten ungeerdeten PV-Systemen sind die PV-Module sowohl positiven als auch negativen Spannungen ausgesetzt. PID tritt meistens bei negativen Spannungen gegenüber Erdpotential auf (Ausnahme: kristalline Hochleistungsmodule vom Solarmodulhersteller SunPower) und wird durch hohe Systemspannungen, hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit beschleunigt.

PID ist als Effekt seit mehreren Jahren bekannt. Erste Veröffentlichungen zu dem Thema aus dem Jahr 2006 (Photon 4/2006, 6/2006 und 4/2007) betrafen damals nur die kristallinen Hochleistungsmodule von SunPower. 2007 wurde PID auch bei manchen Solarmodulen von Evergreen Solar (Photon 1/2008 und 8/2008) registriert. Mittlerweile ist PID auch bei gewöhnlichen kristallinen Modulen ein Problem (Photon 12/2010, Vortrag vom Solarenergieunternehmen Solon SE auf der PVSEC in Valencia 2010): Aussage des Solarmodulherstellers Solon SE: „Bei 1000 V, einer inzwischen durchaus üblichen Spannung bei größeren PV-Anlagen, kann es für jede Modultechnologie kritisch werden“.

Der negative PID-Effekt kann gänzlich verhindert werden, indem ein Wechselrichter mit der Möglichkeit zur positiven und negativen Generatorpolerdung eingesetzt wird. Welcher Generatorpol geerdet werden muss, ist mit dem Solarmodulhersteller abzuklären.

Literatur

• Alan R. Hoffman, Ronald G. Ross (Jet Propulsion Laboratory): Environmental qualification testing of terrestrial solar cell modules; In: Proceedings of the 13th IEEE PV Specialists Conference, Washington, DC, USA, 1978; 835–842

• Pingel, S. Frank, O. Winkler, M. Daryan, S. Geipel, T. Hoehne, H. Berghold, J. SOLON SE, Berlin, Germany: Potential Induced Degradation of solar cells and panels; Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 2010 35th IEEE, Valencia, Spain