Bypass-Diode
Eine Bypass-Diode ist eine Diode, die parallel zu einer Gruppe von Zellen innerhalb eines Solarmoduls geschaltet ist. Im Normalbetrieb ist sie inaktiv, doch wenn eine Zellgruppe verschattet wird und ihre Leistung sinkt, wird die Diode leitend und lässt den Stringstrom die verschattete Gruppe umgehen. So verhindert sie, dass diese Gruppe den gesamten String ausbremst, und vermeidet Hotspots.
Eine Bypass-Diode ist ein kleines, aber entscheidendes Bauteil in jedem kristallinen Siliziummodul. Sie ist parallel zu einer Gruppe in Reihe geschalteter Zellen verdrahtet, und ihr einziger Zweck ist es, dem Strom einen alternativen Pfad zu bieten, wenn ein Teil des Moduls ihn nicht mehr tragen kann.
Warum sie nötig ist, liegt an der Reihenschaltung. Zellen in einem Modul, und Module in einem String, sind in Reihe geschaltet und teilen sich daher einen Strom. Die schwächste, am stärksten verschattete Zelle legt die Obergrenze für diesen Strom fest. Ohne Schutz würde eine einzige von einem Blatt verschattete Zelle den gesamten String auf ihre Leistung zwingen und, schlimmer noch, in Sperrrichtung getrieben werden und sich zu einem Hotspot aufheizen, der das Modul dauerhaft beschädigen kann.
Die Diode löst beide Probleme auf einmal. Wenn die Leistung einer Zellgruppe unter den Stringstrom fällt, wird die Bypass-Diode über ihr in Durchlassrichtung vorgespannt und leitet. Der Stringstrom fließt nun durch die Diode statt durch die verschatteten Zellen. Der Rest des Moduls produziert weiter, und die verschattete Gruppe ist vor der Erwärmung durch Sperrrichtung geschützt.
Der Nachteil ist ein stufenförmiger Verlust. Das Aktivieren einer Diode nimmt ihre gesamte Zellgruppe aus dem Stromkreis, sodass das Modul die Spannung dieses Teilstrings verliert. Deshalb ist der Verschattungsverlust nichtlinear: Das Abdecken weniger Zellen kann ein Drittel eines Moduls ausschalten. Eine präzise Modellierung muss dieses Verhalten abbilden, statt einen gleichmäßigen Prozentsatz anzuwenden.
Warum das für Installateure wichtig ist
Bypass-Dioden sind der Grund, warum der Verschattungsverlust sprunghaft und nicht gleichmäßig ausfällt, und warum ein guter Entwurf Strings aus der Teilverschattung heraushält, statt einen pauschalen Abschlag anzunehmen. solarVis bildet das String-Verhalten aus der modellierten Kennlinie jedes Moduls auf, inklusive Bypass-Dioden und Half-Cut-Struktur, sodass das Verlustdiagramm auf Ihrem Angebot widerspiegelt, wie das Modul tatsächlich auf Verschattung reagiert, statt einer Faustregel-Schätzung zu folgen.
Häufige Fragen
- Wie viele Bypass-Dioden befinden sich in einem Solarmodul?
- Ein herkömmliches Modul mit 60 oder 72 Zellen hat typischerweise drei Bypass-Dioden in der Anschlussdose, von denen jede einen Teilstring von etwa 20 bis 24 Zellen schützt. Wird ein Teilstring verschattet, wird nur dieses Drittel des Moduls überbrückt, sodass das Modul weiterhin etwa zwei Drittel seiner Leistung liefert, statt auf null zu fallen.
- Beseitigen Bypass-Dioden den Verschattungsverlust?
- Nein. Sie begrenzen den Schaden, beseitigen ihn aber nicht. Wenn eine Diode aktiviert wird, geht der Beitrag der verschatteten Zellgruppe vollständig verloren, und die Spannung des Moduls sinkt um den Anteil dieses Teilstrings. Bypass-Dioden verhindern, dass eine einzelne verschattete Zelle den gesamten String herunterzieht; die verschattete Energie gewinnen sie nicht zurück.
- Was ist der Unterschied zwischen einer Bypass-Diode und einer Sperrdiode?
- Eine Bypass-Diode sitzt parallel zu einer Zellgruppe und leitet den Strom um einen verschatteten oder defekten Abschnitt innerhalb eines Moduls herum. Eine Sperrdiode sitzt in Reihe mit einem String und verhindert, dass Rückstrom in ihn zurückfließt, etwa nachts oder aus einem stärkeren parallelen String. Andere Position, andere Aufgabe.
