Methoden zur Erkennung von PID

Mit Outdoor-Elektrolumineszenz-Untersuchung lokalisieren

Der PID-Effekt (Potential-Induzierte Degradation) führt zu starkem Leistungsabfall an Photovoltaikanlagen. In diesem Beitrag zeigt Matthias Diehl vom photovoltaikbüro, wie der PID-Effekt mit verschiedenen Untersuchungsmethoden diagnostiziert werden kann.

[note Spannungsinduzierte Degradation (englisch potential induced degradation; PID) ist ein durch sogenannte Leckströme hervorgerufener Leistungsabfall bei kristallinen PV-Modulen, der bis zu 30 % Leistungsverluste verursachen kann. Ursachen ist neben dem Aufbau der Solarzelle die Spannungslage der einzelnen PV-Module gegenüber dem Erdpotenzial – bei den meisten ungeerdeten PV-Systemen sind die PV-Module einer positiven oder negativen Spannung ausgesetzt. PID tritt meistens bei negativen Spannung gegenüber Erdpotenzial auf (Ausnahme: gewisse kristalline Hochleistungsmodule) und wird durch hohe Systemspannungen, hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit beschleunigt. Der negative PID-Effekt kann durch einen Wechselrichter mit der Möglichkeit zur Erdung des positiven oder negativen Poles verhindert werden. (nach Wikipedia)]

Der PID-Effekt ist am besten mit einer Outdoor-Elektrolumineszenz-Untersuchung zu lokalisieren. Mit dieser Methode sieht man die Elektrolumineszenz aller Solarmodule eines Modulstranges gleichzeitig und kann so am besten die unterschiedlichen Emissionen der verschiedenen Zellen erkennen. Wenn also – wie unten im Bild zu sehen – die Module in der Nähe des Pluspols des Modulstranges eine völlig normale Emission zeigen, während die Module auf der Minusseite des Stranges eine deutlich schlechtere Emission zeigen und an diesen Modulen noch dazu vor alle die Zellen in der Nähe des Modulrahmens die schlechteste Emission zeigen, so kann man mit großer Sicherheit von PID ausgehen.

Auch mit einer Thermographiekamera kann man den PID-Effekt erkennen, wie man im folgenden Thermogramm des gleichen Modulstranges sieht. Die Interpretation des Thermogramms ist allerdings nicht ganz so einfach und eindeutig, wie die der EL-Aufnahme. Es handelt sich um eine Rückstromthermographie, die beim gleichen Ortstermin nachts erstellt wurde. Bei der Thermographie sieht man nur die Wärmeverteilung auf der Glasoberfläche der Solarmodule, während man bei der Elektrolumineszenzaufnahme durch das Frontglas der Module hindurch auf die Zellen sehen kann.

Wie es der Zufall wollte, waren bei der letzten Anlage, bei der wir PID diagnostizieren konnten, die Stränge geteilt und jeweils der Mittelpunkt eines jeden Stranges noch einmal nach unten in den Technikraum, in dem sich der Wechselrichter befand, geführt. Dadurch war es möglich, beide Teilstränge, dass heißt die positive und die negative Stranghälfte getrennt zu messen. Wir haben die Möglichkeit beim Schopf gepackt und einen definierten Rückstrom von 3 A in die beiden Teilstränge zurückgespeist. Die dazu notwendige Spannung war bei dem Teil des Stranges der von PID betroffen war (also der Teil des Stranges mit negativer Spannung zwischen den Solarzellen und Erde) 273V bei 8 Modulen in Serie, also 34,125V/Modul. Bei den 8 Modulen am positiven Ende des Stranges betrug die notwendige Spannung 348V, was bei 8 Modulen in Serie 43,5V/Modul entspricht. Es konnte hier also eindeutig der Nachweis geführt werden, das PID auch anhand der Dunkelkennlinie des Modulstranges diagnostiziert werden kann. Die notwendige Spannung um 3A zurück zu speisen lag bei der positiven Stranghälfte um 27% höher.

Am Tage wiederum kann man an beiden Teilsträngen eine unterschiedliche Leerlaufspannung messen. Es gibt also verschiedene Möglichkeiten dem Phänomen auf die Spur zu kommen. Die einfachste und schnellste dieser Möglichkeiten dürfte wohl die Outdoor Elektrolumineszenz sein, da man hier alle Module des Stranges auf einem Bild sieht und auf den ersten Blick die unterschiedliche Emission der einzelnen Module erkennt.

Die hier im Beitrag gezeigten EL-Aufnahmen wurden mit unserem pvServe und dem pvVision Set gemacht. Das photovoltaikbüro dankt dem Kunden für die freundliche Genehmigung zur Veröffentlichung der Aufnahmen.

->Quelle: photovoltaikbuero.de