Die Liste der 5 häufigsten Fehler an Photovoltaikmodulen

Partner-Beitrag der Envaris GmbH, Service-Dienstleisters für Photovoltaik-Anlage

Seit der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) im Jahre 2000 hat ein regelrechter Boom in der Photovoltaik-Branche stattgefunden. Dieser Boom brachte die Installation von derzeit mehr als 1,3 Millionen Photovoltaikanlagen auf deutschen Dächern und Freiflächen sowie einer Vielzahl an unterschiedlichen Photovoltaikmodulen mit sich. Wurden diese Photovoltaik-Anlagen anfangs noch als wartungsfrei und mit Aussagen wie: „Einmal installiert läuft die Anlage 20 Jahre und mehr ohne Probleme“ verkauft,  werden Serviceunternehmen wie die bundesweit agierende ENVARIS GmbH mittlerweile des Öfteren mit Problemen an Photovoltaik-Modulen konfrontiert.

In den unten stehenden Punkten sind die von ENVARIS erfassten 5 häufigsten Probleme an Photovoltaikmodulen aufgelistet:

Welche Fehler treten häufig auf?

1. Zellbrüche

Beispiel für einen Zellbruch, Quelle: Envaris GmbH
Beispiel für einen Zellbruch, Quelle: Envaris GmbH

Zellbrüche können als sichtbare Beschädigung oder als „unsichtbare“ Mikrorisse vorhanden sein. Die für das menschliche Auge meint nicht sichtbaren Mikrorisse können sich jedoch im Laufe des Anlagenbetriebes zu sichtbaren und schädlichen Zellbrüchen ausweiten. Einen negativen Einfluss auf die Modulleistung haben Zellbrüche immer dann, wenn Teile der Zelle elektrisch vom Rest der Zelle getrennt werden. Zum Einen produziert dann die betroffene Zelle proportional zu fehlenden Fläche weniger Strom, zum Anderen beeinflusst dies die Leistung des gesamten Strings. Je nach Größe des abgetrennten Bereichs kann dies zum Abschalten eines Modulteilstrings über die Bypass-Diode führen.

Zellbrüche können bereits in der Produktion beim Herstellungsprozess auftreten aber auch beim Transport von Photovoltaikmodulen oder durch unsachgemäße Handhabung bei der Montage verursacht werden. In modernen Produktionslinien werden Zellbrüche mit Hilfe moderner Prüfmethoden wie Elektrolumineszenz erkannt und nicht an den Kunden ausgeliefert.

Bei schlechtlaufenden Photovoltaikanlagen können derartige Fehler vom Fachmann durch Infrarotanalysen, Kennlinienmessungen oder mittels einer Elektrolumineszenzkamera detektiert werden.

2. Isolationsfehler

Isolationsfehler-Rückseitenbeschaedigung, Quelle: Envaris GmbH
Isolationsfehler-Rückseitenbeschaedigung, Quelle: Envaris GmbH

Zum Isolationsfehler kommt es, wenn die Isolierung zu stromführenden Teilen des Zellstrings im Photovoltaikmodul beschädigt ist. Wenn dann durch Feuchtigkeit oder direkten Kontakt eine leitende Verbindung zum Erdpotential hergestellt wird, detektiert diesen Fehler in der Regel der Wechselrichter und schaltet sich ab. Abgesehen vom fehlenden Ertrag kann ein solcher Fehler zum elektrischen Schlag zu Personenschäden führen.  Daher sollte eine Anlage bei der dieser Fehler auftritt sofort durch einen Fachmann überprüft werden.

Isolationsfehler treten häufig durch bei der Installation verursachte Beschädigungen der Rückseitenfolie auf, können aber auch in der Produktion von Photovoltaikmodulen verursacht werden. Meistens treten diese Fehler bei nassfeuchtem Wetter in Erscheinung und können mit einem Isolationsmessgerät festgestellt werden.

3. Hotspots – Fehlerhafte Lötverbindungen

Fehlerhafte Lötverbindung, Quelle: Envaris GmbH
Fehlerhafte Lötverbindung, Quelle: Envaris GmbH

Hotspots / fehlerhafte Lötverbindungen können sowohl bei der Verlötung der Zellen untereinander, als auch bei der Verlötung der Substrings mit dem Hauptzellverbinder auftreten. Die letztgenannte Verbindung wird auch in modernen Produktionslinien häufig noch von Hand ausgeführt, so dass es hier zu einzelnen Fehlern kommen kann. In der Regel wird dieser Fehler aber durch moderne Prüfmethoden erkannt.

Es kann jedoch vorkommen, dass durch thermische und mechanische Belastung der Photovoltaikmodule auf in der Anlage die gelötete Verbindung unterbrochen wird und so der Fehler erst später sichtbar wird.

Ähnlich wie bei Zellbrüchen, kann der verringerte Kontakt zum Ausfall des Teilstrings führen. Die dauerhafte Belastung der mangelhaften Lötstellen in Photovoltaikmodulen kann zum starken Erhitzen und somit zu Hotspots führen.

Hotspots / fehlerhafte Lötverbindungen können vom Fachmann durch Infrarotaufnahmen und Kennlinienmessungen vor Ort detektiert werden.

4. Delamination

Delamination, Quelle: Envaris GmbH
Delamination, Quelle: Envaris GmbH

Zur Herstellung von kristallinen Photovoltaikmodulen werden die Zellen samt der elektrischen Verschaltung zwischen zwei EVA-Folien gebettet. Diese Folien werden in der Produktion unter Druck- und Wärmeinwirkung miteinander verschmolzen. Diesen Vorgang nennt man laminieren. Wenn in diesem Prozess keine Fehler gemacht werden sind die Zellen jetzt dauerhaft in dem Laminat verkapselt, so dass diese über die gesamte Lebensdauer der Module vor Umwelteinflüssen geschützt sind.

Sind Zellen, beispielsweise durch Rückstände vom Lötflussmittel, verunreinigt, haftet an diesen Stellen die EVA-Folie nicht optimal und es kann zu Ablösungserscheinungen kommen. Diese Ablösungserscheinungen / Delaminationen werden als graue Stellen im Modul sichtbar, haben aber nicht unbedingt einen Einfluss auf den Betrieb des Moduls.

Wesentlich kritischer sind Delaminationserscheinungen die auf Grund von Materialfehlern im EVA oder Fehlern im Laminationsprozess auftreten. Diese können sich über die gesamte Modulfläche ausdehnen und im schlimmsten Fall zu Isolationsfehlern führen. In diesem Fall sollten die betroffenen Module ersetzt werden.

5. Verfärbungen

Zellverfärbung, Quelle: Envaris GmbH
Zellverfärbung, Quelle: Envaris GmbH

Solarzellen auf Siliziumbasis sind ursprünglich grau. Erst durch das Aufbringen einer Antireflexionsschicht zur Steigerung des Wirkungsgrads erhält die Zelle ihre charakteristische blaue Farbe. Die Farbe ist stark abhängig von der Schichtdicke der Antireflexschicht und lässt sich darüber auch beeinflussen. Viele unterschiedliche Farben sind möglich, die beste Wirkung erzielt die Schicht jedoch in der blauen Färbung. Da die Farbe schon bei sehr geringen Schwankungen in der Schichtdicke abweicht gibt es immer geringfügige Farbunterschiede zwischen den einzelnen Zellen. Diese sind jedoch von Anfang an vorhanden und verändern sich mit der Zeit nicht.

Verfärbungen die erst nach einiger Zeit auf dem Dach auftreten finden in der Regel im Einbettungsmaterial statt. Beispielweise können Fett- oder Flussmittelrückstände in der EVA-Folie unter Einfluss von UV-Strahlung zu bräunlichen Verfärbungen führen. In einigen Fällen können diese leicht mit Hotspots verwechselt werden. Derartige Verfärbungen sind jedoch ebenfalls unschädlich.

Fazit:

Zahlreiche Photovoltaikmodule wurden in den vergangenen Jahren von einer Vielzahl von Herstellern in den Umlauf gebracht. Auffälligkeiten sind nicht immer gleich Mängel und nur weil man nichts sieht, bedeutet es nicht, dass auch ein Fehler vorliegt. Die Qualität bei Photovoltaikmodulen kann dabei zwischen den einzelnen Herstellern von Photovoltaikmodulen stark abweichen. Daher sollte man sich im Fehlerfall gut überlegen in wessen Hände man sich für die Fehlerbehebung begibt. Wählt man wirklich den günstigsten Anbieter oder sucht man besser einen erfahren Servicepartner der aufgrund seiner Erfahrung ein vertrauenswürdiges Leistungsangebot vorweisen kann.

Weiter Informationen zum Thema Service rund um die Photovoltaikanlage finden Sie auch unter: www.envaris.de

Über Andreas Kühl

Energieblogger aus Leidenschaft mit großem Faible für effiziente Energienutzung im Strom- und Wärmebereich. Diie kostenlos zur Verfügung stehende Energie der Sonne und vom Wind sind für mich faszinierend und Herausforderung zugleich. Sie suchen für Ihre Informationsseiten oder Ihren Blog immer wieder nach neuen, interessanten Inhalten? Oder Sie wollen Ihre Online-Kommunikation analysieren lassen? Informationen zum Leistungsangebot von Andreas Kühl finden Sie unter energynet.de/leistungen.

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