Bypass-Dioden

Die Photovoltaik gehört mittlerweile zur Standardtechnik für die Stromversorgung und auf vielen deutschen Dächern sind Solarmodule montiert. Photovoltaik-Module und Wechselrichter sind inzwischen technisch sehr ausgereift und funktionieren im Prinzip über Jahrzehnte hinweg völlig wartungsfrei. Meistens haben heutige Solarmodule bereits Bypass-Dioden integriert, die den Wirkungsgrad bei Teilverschattungen oder Verschmutzungen steigern. Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick zur Funktionsweise und den Vorteilen beim Einsatz von Bypass-Dioden in der Photovoltaik.

Die Solarmodule sind in der Regel in sogenannten Strings in Reihe geschaltet. Bei großen Photovoltaikanlagen werden mehrere Strings installiert. Liefert eine Solarzelle in einer Reihenschaltung aus irgendeinem Grund keinen Strom mehr, steigt ihr Innenwiderstand und die gesamte elektrische Leistung des Strings sinkt deutlich. Gründe für den Leistungsabfall eines einzelnen Solarmoduls kann es verschiedene geben. So kann es zum Beispiel zu Verschmutzungen oder der Teilverschattung eines Photovoltaik-Moduls kommen. Neben dem Leistungsabfall der kompletten Reihenschaltung, kann es auch dazu kommen, dass sich das verschattete Solarmodul durch die Spannung der anderen Module und deren Strom erhitzt. Im schlimmsten Fall kann es zu einem Defekt oder sogar zu einem Modulbrand führen.

Um das einzelne verschattete Modul zu überbrücken und die Gesamtleistung des Strings nicht so stark abfallen zu lassen, setzt man in der Regel sogenannte Bypass-Dioden ein. Diese Dioden leiten den Strom der anderen Photovoltaik-Module ohne Leistungseinschränkung an der verschatteten oder verschmutzten Stelle vorbei. Photovoltaikanlagen werden dadurch bei Teilverschattungen und Verschmutzungen leistungsfähiger und sicherer. Würde man auf Bypass-Dioden verzichten, käme es zu gravierenden Leistungsabfällen vieler Anlagen gerade auf Hausdächern. Denn meist ist nicht für die komplette Sonneneinstrahldauer sichergestellt, dass alle Module gleichmäßig beschienen werden. Schatten von Bäumen, Nachbarhäusern, Kaminen oder sonstigen Bauten sind eher die Regel und sorgen zu bestimmten Zeiten zu Verschattungen einzelner Module. Durch den Einsatz von Bypass-Dioden wird der komplette Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage erhöht.

Wie bereits beschrieben, ist die Bypass-Diode parallel zum Modul geschaltet und führt im Fall des Spannungsabfalls am betroffenen Modul den Strom des Strings auf einer Art Umleitung vorbei. Bei solchen Bypass-Dioden, auch Freilauf- oder Schutzdioden genannt, handelt es sich im Prinzip um herkömmliche Halbleiterdioden mit hohen zulässigen Schaltströmen. Bei Verschattung schließen sie den betroffenen Bereich einfach kurz und leiten den Strom durch die Diode selbst und nicht durch das Modul mit dem hohen Innenwiderstand.

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