Bypass-Diode

Die Bypass-Diode in Solaranlagen wird als entscheidendes Sicherheitsmodul in einer Solarzelle verbaut. Diese Diode umgeht defekte, leistungsschwache oder verschattete Solarzellen innerhalb einer Photovoltaik-Anlage. Durch dieses Umleiten um Störstellen geht der gesammelte elektrische Strom nicht verloren.

Generell werden Solarzellen seriell hintereinander angeordnet und verschaltet, um eine Grundspannung zu erzeugen. Wird nun durch Defekt oder Verschattung eine oder mehrere Zellen in ihrem Betrieb gestört, stauen sich die Ladungsträger der vorangegangen Zellen auf. Dieses Anstauen von geladenen Teilchen (Elektronen) kann sich verheerend auf die Solaranlage auswirken. Die hohe Elektronenkonzentration in den Stromleitungen führt zu einer sehr starken Überhitzung, bis es zu einem Hotspot kommen kann. Dieser Hotspot zerstört dann die Leitung und das Solarmodul. Mehr noch geht dann auch der eigentlich einzuspeisende Strom der funktionierenden Zellen dadurch verloren. Um diesem fatalen Schaden vorzubeugen, wird auf eine Bypass-Diode zurückgegriffen.

Diese Dioden werden entgegen der eigentlichen Stromrichtung der Solarzellengruppe (String) verbaut. Dadurch erlaubt die Bypass-Diode nur eine Stromrichtung und wirkt als Isolator. Im Normalbetrieb sind diese Dioden jedoch inaktiv, da sie die Gesamtleistung des String sonst einschränken würden. Sie werden erst dann aktiv, wenn ein Störfall eintritt. Der Strom läuft dann von der letzten funktionierenden Solarzelle zurück in die Bypass-Diode, um die Zelle vor Überhitzung durch Elektronenstau zu schützen. Innerhalb der Diode steigt dann die elektrische Spannung an. Für jede Anlage ist ein Schwellenwert definiert (Durchbruchsspannung), ab dem die Diode aktiv wird und den Strom umleitet. Damit die Bypass-Diode nicht fälschlicherweise aktiviert wird, wird eine Mindeststromspannung festgelegt, die erst überschritten werden muss. Diese Spannung entspricht der üblichen Spannung einer einzelnen Solarzelle innerhalb des Strings. Die Abstimmung zwischen Durchbruchsspannung und Sperrspannung stellt jedes mal eine kleine Herausforderung dar, da die Werte nicht zu hoch sein dürfen, aber auch nicht zu niedrig, um eine fälschliche Aktivierung zu verhindern. Heutzutage werden in jedem String mehrere Bypass-Dioden verbaut, damit nicht eine Diode die für das gesamte String verantwortlich ist und selbst überlastet wird.

Bypass-Diode
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