Ein einzelner Lötfehler in einem Halbzellen-Solarmodul bleibt oft monatelang unbemerkt – bis sich ein Substring spürbar wärmer zeigt als der Rest des Moduls. Fachleute empfehlen deshalb regelmäßige Thermografie-Kontrollen von Photovoltaik-Anlagen, um solche Defekte frühzeitig zu erkennen, bevor daraus ein Brandrisiko entsteht.
Warum Halbzellen-Module anders aufgebaut sind
Klassische Solarmodule bestanden lange aus vollformatigen, quadratischen Zellen. Heute werden diese Vollzellen zunächst halbiert und zu Halbzellen-Modulen verarbeitet. Der Strom je Zelle halbiert sich dadurch, interne Verluste im Modul sinken deutlich. Das bringt einen Wirkungsgradgewinn von rund drei Prozent gegenüber einem klassischen Vollzellenmodul.
Technisch bedeutet das mehr Aufwand: Würden 20 Halbzellen schlicht in Reihe geschaltet und mit einer Bypassdiode abgesichert, ergäbe sich ein Solarmodul mit gleicher Spannung, aber halber Fläche und halber Leistung. Hersteller setzen deshalb auf das sogenannte Butterfly-Layout: Zwei Halbmodule werden parallel geschaltet und teilen sich in der Mitte die Verbindungsbändchen. Die dort angebrachten Bypass-Dioden schützen jeweils den zugehörigen Substring des oberen und des unteren Halbmoduls gemeinsam.
Wie ein Lötfehler zur Wärmequelle wird
Bei Vollzellenmodulen führen Verbindungsbändchen die Substrings zur Anschlussdose, wo sie mit Zuleitungen, Bypass-Dioden und dem nächsten Substring verlötet werden. Reißt eine dieser Lötstellen, trennt das den betroffenen Substring vom restlichen Stromkreis. Der Strangstrom fließt trotzdem weiter – über die zugehörige Bypass-Diode.
Der abgetrennte Substring liefert keine Leistung mehr, er läuft im Leerlauf. Anders als oft angenommen wird er dabei nicht kälter, sondern wärmer: Während intakte Zellen mehr als 20 Prozent der einfallenden Strahlungsenergie als Strom abgeben, wandelt der getrennte Substring diese Energie vollständig in Wärme um. Im Thermografiebild erscheint er als deutlich erwärmter Streifen, zusätzlich erwärmt sich die aktive Bypass-Diode sichtbar mit.
Thermografie als zerstörungsfreie Prüfmethode
Eine Infrarotkamera macht solche Temperaturunterschiede zwischen auffälligen und unauffälligen Zellen, Modulen und Strängen sichtbar – und zeigt zugleich die genaue Position des Fehlers. Die Anlage muss dafür nicht abgeschaltet werden, sie bleibt im normalen Einspeisebetrieb, denn die Prüfung vergleicht aktive mit inaktiven Bereichen und erkennt unzulässige Erwärmung durch den laufenden Stromfluss.
Da die Untersuchung ohne Eingriff in elektrische Komponenten auskommt, entstehen keine Probleme bei Durchführbarkeit, Gewährleistung gegenüber dem Errichter oder Arbeitssicherheit. Für Betreiber und Installateure ist das ein praktischer Vorteil: Ein Fehler lässt sich lokalisieren, bevor er sich zu einem größeren Schaden oder gar zu einem Brandherd ausweitet.
Relevanz für Betreiber und Installateure
Mehrfachfehler in mehreren Substrings gleichzeitig sind möglich, ebenso Defekte in inneren wie äußeren Strangabschnitten. Gerade bei älteren Anlagen mit vielen Betriebsjahren lohnt sich deshalb eine wiederkehrende Thermografie-Kontrolle als fester Bestandteil der Wartung, zusätzlich zur klassischen Sichtprüfung von Verkabelung und Wechselrichter. Wer eine neue Energiespeicher-Lösung oder Erweiterung plant, sollte die Bestandsmodule vorab prüfen lassen, um Fehlerquellen nicht in ein größeres System zu übernehmen.
Was Betreiber und Installateure konkret prüfen sollten
Eine sinnvolle Kontrolle folgt einem festen Ablauf: Zunächst wird die gesamte Anlage im laufenden Betrieb mit der Infrarotkamera abgefahren, auffällige Module werden markiert und aus mehreren Winkeln erneut aufgenommen. Erst danach folgt die Einordnung, ob es sich um einen einzelnen Substring-Fehler, eine defekte Bypass-Diode oder eine schlicht verschmutzte Fläche handelt – letztere lässt sich thermografisch von echten Zelldefekten unterscheiden.
Wichtig ist zudem der Zeitpunkt: Kontrollen liefern die aussagekräftigsten Bilder bei hoher Einstrahlung, da Temperaturunterschiede zwischen fehlerhaften und intakten Bereichen dann am deutlichsten ausfallen. Installateure, die Wartungsverträge anbieten, sollten Thermografie deshalb nicht als einmalige Abnahmeprüfung verstehen, sondern als wiederkehrenden Bestandteil der Anlagenüberwachung – insbesondere bei Modulen, die schon mehrere Jahre unter Wind, Hagel und Temperaturwechseln stehen.
Für KW Baustoffe GmbH mit Sitz in Drensteinfurt ist das Thema auch regional relevant: Viele Bestandsanlagen im Münsterland laufen inzwischen seit über zehn Jahren und erreichen ein Alter, in dem Lötstellen und Substrings zunehmend fehleranfällig werden.
Hausbesitzer und Installateure aus Drensteinfurt und NRW können sich bei der KW PV Solutions UG zur Photovoltaik-Wartung und Anlagenprüfung beraten lassen.
Quellen: pv-magazine.de
