(WK-intern) – Photovoltaikanlagen gelten generell als sehr wartungsarm. Manche Leistungseinbußen verlaufen jedoch unbemerkt.

Ein Beispiel dafür ist die sogenannte spannungsinduzierte Degradation, kurz PID. Sie entsteht durch elektrische Leckströme. Durch diese kann der Energieertrag ganzer Modulreihen empfindlich verringert werden.

Für Betreiber lohnt sich daher ein genauerer Blick auf die Ursachen, mögliche Prüfmethoden und präventive Schutzmaßnahmen.

Wie entsteht die PID?

PID betrifft vor allem kristalline Siliziumzellen, wenn deren Potential zur Erdung stark negativ ist. In feuchter Umgebung und bei hoher Systemspannung wandern die Ionen des Moduls – meist Natrium – in Richtung der Zellstruktur. Dort verursachen sie Korrosionsprozesse, durch welche die Isolationsfähigkeit verringert und die Stromausbeute schrittweise reduziert wird. Diese Effekte treten vor allem bei Systemspannungen ab 1.000 Volt in Erscheinung.

Der Effekt wird zusätzlich durch äußere Einflussfaktoren wie Hitze, Schadstoffpartikel auf der Oberfläche oder eine mangelhafte Rahmenisolierung verstärkt. Ältere Anlagen, die keine PID-Schutzmaßnahmen aufweisen, sind davon besonders häufig betroffen. Doch auch moderne Systeme können unter ungünstigen Bedingungen auf diese Weise Schaden nehmen.

Frühwarnzeichen zuverlässig erkennen

Die PID schreitet in der Regel schleichend vor. Auffällig werden die Verluste erst durch eine regelmäßige Datenanalyse oder gezielte technische Prüfungen.

Zu den etablierten Diagnoseverfahren zählen:

• Infrarot-Thermografie: Diese zeigt Hotspots und ungleichmäßige Erwärmungen auf Modulebene.

• Elektrolumineszenz (EL): Bei dieser werden geschädigte Zellbereiche visuell sichtbar.

• Kennlinienmessung (IV-Kurve): Die Messung weist Spannungs- und Stromverluste exakt aus.

• Langfristige Monitoringdaten: Sie liefern Ertragsvergleiche über bestimmte Zeiträume und Stränge.

Die Ertragseinbußen durch PID können laut Untersuchungen bis zu 30 Prozent betragen. Besonders bei einer Südaufstellung und einer hohen Sonneneinstrahlung ziehen diese Verluste somit erhebliche wirtschaftliche Folgen nach sich.

Schon bei der Modulauswahl lassen sich entscheidende Weichen stellen, um diesem Phänomen entgegenzuwirken: Ein hochwertiges Photovoltaik Modul mit einer dokumentierten PID-Resistenz und geprüfter Folientechnologie reduziert das Risiko erheblich. Entscheidend ist dies vor allem bei Anlagen mit hoher Systemspannung oder solchen in exponierter Lage.

Welche Schutzmaßnahmen wirken zuverlässig?

Es haben sich verschiedene technische Maßnahmen bewährt, um der PID vorzubeugen oder sie zumindest zu minimieren, wie:

• Galvanische Erdung des negativen Pols durch geeignete Wechselrichter

• Verwendung von Glas-Glas-Modulen, die thermisch stabiler und besser isoliert sind

• Herstellerzertifizierte PID-resistente Zellstrukturen mit alkaliblockierenden Folien

• Einsatz von Reversal-Geräten, sogenannte PID-Boxen, die nachts ein Gegenpotential anlegen und geschädigte Module so regenerieren

Die aktuelle Norm IEC TS 62804-1 spezifiziert die Laborbedingungen für PID-Prüfungen. Ergänzt wird sie inzwischen auch durch Feldtests, welche die PID-Wirkung unter realen Klimabedingungen untersuchen. Auch das Fraunhofer ISE bietet mittlerweile Labortests zur PID-Anfälligkeit an.

Was tun, wenn der Schaden bereits eingetreten ist?

Wurde die PID frühzeitig erkannt, lassen sich viele Effekte noch umkehren. Dafür werden Reversal-Systeme an die DC-Seite gekoppelt. Sie stellen nachts ein elektrisches Gegensignal bereit.

Auf diese Weise werden die eingebetteten Ionen aus der Zellstruktur wieder herausgelöst. Je früher diese Geräte zum Einsatz kommen, desto größer ist die Chance auf eine vollständige Regeneration.

Für Anlagenverantwortliche ergibt sich daraus ein klares Handlungsprofil:

• Bereits bei Planung und Ausschreibung die nötige PID-Resistenz definieren

• Komponenten hinsichtlich Zertifikate und Herstellererfahrungen prüfen

• Erdungskonzepte mit Installationsfirma detailliert abstimmen

• Monitoringdaten auswerten und Abweichungen systematisch untersuchen

• Bei Verdacht frühzeitig professionelle Messungen beauftragen

Ertragsverluste durch Prävention vermeiden

Bei der spannungsinduzierten Degradation handelt es sich um ein kalkulierbares Risiko. Mit der nötigen technischen Sorgfalt und regelmäßigen Kontrollen lassen sich langfristige Ertragsverluste vermeiden.

Betreiber, die frühzeitig auf PID-resistente Komponenten setzen, schützen die Rentabilität ihrer Anlage und tragen damit zu einem stabilen, zuverlässigen Ausbau der Solarstromversorgung bei.

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