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Bypass-Diode

Begriff Definition
Bypass-Diode

Die Bypass-Diode übernimmt innerhalb einer Photovoltaikzelle die Umleitung des Solarstroms bei Blockaden innerhalb einzelner Zellen durch Verschmutzungen oder Verschattung. Dadurch werden Leistungsabfälle sowie Defekte und Überhitzungen im Modul (Hot-Spots) verhindert.

Die Aufgabe von Bypass-Dioden

Solarmodule sind in den meisten Fällen in Reihe, in sogenannten Strings geschaltet. Ist innerhalb einer Reihe eine Solarzelle außer Betrieb und liefert keinen Strom mehr, führt das zu einem Anstieg des Innenwiderstands, der sich auf die Leistung der gesamten Reihe auswirkt. Die Bypass-Diode leitet den in den vorherigen Zellen produzierten Strom an der Engstelle vorbei.

Wie funktioniert eine Bypass-Diode?

Bypass-Dioden, auch als Freilauf- oder Schutzdioden bezeichnet, sind Halbleiderdioden mit hohen zulässigen Schaltströmen. Sie verhindern den Rückfluss von Strom in eine unerwünschte Richtung und werden dazu parallel gegengerichtet zu den Zellen geschaltet. Im Normalbetrieb ist die Diode in Sperrrichtung gepolt. Kommt es zu Störungen innerhalb einzelner oder mehrere Zellen, sodass kein Stromfluss mehr möglich ist, wird die Zelle kurzgeschlossen und der Strom stattdessen durch die Bypass-Diode und an den Wechselrichter weitergeleitet. Damit werden Mindererträge und Hot Spots verhindert.

Anzahl der Bypass-Dioden im Photovoltaik-Modul

Da bei kaum einer Photovoltaikanlage eine komplette Leistungsfähigkeit aller Zellen über die gesamte Sonneneinstrahldauer gewährleistet werden kann, besitzen moderne Photovoltaik-Module in der Regel integrierte Bypass-Dioden. Pro Modul sind 4 Dioden üblich, diese Anzahl ist meist ausreichend, um Störungen in einzelnen Zellen zu überbrücken. Die Bypass-Dioden befinden sich in der Anschlussdose.

Ursachen für Leistungsausfälle in Photovoltaik-Zellen

Die Hauptursache für einen Leistungsausfall innerhalb einer Zelle ist eine zeitweilige Verschattung. Deshalb muss bereits bei der Bemessung und beim Standort der Photovoltaikanlage darauf geachtet werden, dass Verschattungen möglichst gering gehalten werden. Komplett verhindern lässt sich dieses Phänomen jedoch nur selten. Weitere Ursachen sind Störungen und Schäden an der Zelle selbst sowie Verschmutzungen durch Staub. Dies betrifft insbesondere zu flach geneigte Module.

 

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