Kontrolle der Solarmodule per Elektrolumineszenz-Verfahren

Solarzellen können nicht nur Licht in Strom umwandeln, sondern auch Strom in Licht. In diesem Fall arbeiten sie wie eine Leuchtdiode. Dieser Prozess kann zur Erkennung fehlerhafter Stellen in den Photovoltaik-Modulen genutzt werden.

Das Grundprinzip dieses Verfahrens ist relativ einfach. In einem Solarmodul absorbieren Elektronen im Normalbetrieb die Energie einfallenden Lichts und lösen sich so aus ihrer festen Position im Siliziumkristall. Die nun frei beweglichen Elektronen transportieren den elektrischen Strom. Die Elektrolumineszenz nutzt aus, dass dieser Effekt auch in die entgegengesetzte Richtung abläuft. Legt man eine externe Spannung an die Solarmodule an, so fließt Strom. Dabei können Elektronen die von der Spannungsquelle zugeführte Energie abgeben, indem sie Licht emittieren. Genau das ist der Prozess, der eine Leuchtdiode zum Leuchten bringt.

Weist das Solarmodul schadhafte Stellen auf, durch die kein Strom fließt, bleibt das Solarmodul an diesen Stellen dunkel. Es muss also lediglich mit einer geeigneten Kamera ein Bild von der Solarzelle aufgenommen werden, während von außen eine elektrische Spannung angelegt wird. Die dunklen Stellen auf dem Bild verraten, wo die Photovoltaik-Module Haarrisse oder sonstige Effekte aufweisen.

Die dunklen Stellen tatsächlich zu finden, ist in der Praxis allerdings nicht einfach. Abhilfe schafft hier ein neues Verfahren, das an der Universität Stuttgart entwickelt wurde. Die Digitalkamera, mit der die Bilder der Module aufgenommen werden, wird dabei um eine Software ergänzt, die zwischen dem Licht der Solarmodule und dem Umgebungslicht unterscheiden kann. Das Umgebungslicht wird ausgefiltert, übrig bleibt ein klares Bild der Module. Anwendbar ist diese Methode auch in einem anderen diagnostischen Verfahren. Dieses setzt darauf, dass Module im Betrieb an defekten Stellen heiß werden, weil der elektrische Widerstand sehr hoch ist. Nach diesen heißen Stellen wird mittels einer Wärmebildkamera gesucht. Durch eine Kombination beider Verfahren können die Wissenschaftler der Uni Stuttgart fehlerhafte Stellen nicht nur erkennen, sondern auch die genaue Art des Fehlers identifizieren.

Bisherige Messverfahren waren aufwändig und teuer. Daher wurden sie primär dann eingesetzt, wenn die Leistungswerte der Photovoltaikanlage bereits auf größere Probleme hindeuteten. Das neue Verfahren erlaubt es, auch große Freiflächenanlagen schnell und preiswert regelmäßig zu prüfen und so Probleme frühzeitig zu erkennen.