Funktion der Bypassdiode in PV-Modulen

Bypassdioden sind in der Anschlussdose jedes PV-Moduls integriert. Ihre Aufgabe ist es, abgeschattete oder defekte Zellgruppen zu überbrücken und damit zu verhindern, dass diese Zellen als Verbraucher im String wirken. Ein typisches 60-Zell-Modul enthält drei Bypassdioden, die jeweils 20 Zellen absichern. Fällt eine Bypassdiode aus – entweder durch Unterbrechung oder Kurzschluss – hat dies weitreichende Konsequenzen für Ertrag und Sicherheit.

Fehlertypen bei Bypassdioden

Zwei grundlegende Fehlertypen sind zu unterscheiden:

Dioden-Kurzschluss (Short Circuit): Die Diode leitet ständig, auch wenn keine Abschattung vorliegt. Ein Drittel des Moduls ist dauerhaft kurzgeschlossen. Erkennbar durch: thermografisch warmes Modulfeld (ca. 20–50 K wärmer), deutlich reduzierte Modulleistung (ca. 33 %).

Dioden-Unterbrechung (Open Circuit): Die Diode schaltet bei Abschattung nicht. Die abgeschatteten Zellen werden zu Verbrauchern, Hotspot-Bildung mit potenziell sehr hohen Temperaturen (> 100 K) ist die Folge. Erkennbar durch: sehr hohe lokale Temperaturen bei partieller Verschattung, Thermografiesignal deutlich heißer als bei normalem Bypass-Betrieb.

Messverfahren für Bypassdioden

Die Prüfung der Bypassdioden erfolgt in mehreren Schritten:

Sichtprüfung der Anschlussdose: Dichtigkeit, Zustand der Kabeleinführungen, Abdichtung

Widerstandsmessung in Durchlassrichtung: Anlegen einer kleinen positiven Spannung (0,5–1 V); gesunde Diode: niederohmig (< 1 Ω)

Widerstandsmessung in Sperrrichtung: Gesunde Diode: sehr hochohmig (> 10 MΩ); Kurzschlussdiode: niederohmig auch in Sperrrichtung

Durchlassspannungsmessung: Standarddiode: 0,5–0,7 V; Schottky-Diode: 0,25–0,35 V bei kleinem Prüfstrom

Prüfung im eingebauten Zustand

Da die Anschlussdosen meist verklebt oder vergossen sind, erfolgt die Diodenwiderstandsprüfung üblicherweise ohne Öffnung der Dose:

String isolieren (DC-Trenner öffnen)

Zwischen Plus- und Minus-Klemmen des Moduls messen: in Sperrrichtung hochohmig (MΩ-Bereich) bei intakten Dioden

Bei Verdacht auf Kurzschlussdiode: niederohmiger Wert selbst in Sperrrichtung

Genaue Lokalisierung: Modulweise messen nach String-Auftrennung

Thermografische Diagnose

Die Thermografie liefert wichtige Hinweise:

Kurzschlussdiode: Ein Drittel des Moduls durchgängig warm (auch ohne Abschattung)

Unterbrechungsdiode: Sichtbar nur unter Abschattung – dann extrem hohe lokale Temperaturen

Diode selbst warm (ΔT > 30 K): Diode im aktiven Bypassbetrieb oder beginnender Defekt

Austausch und Reparatur

Defekte Bypassdioden lassen sich durch einen qualifizierten PV-Techniker austauschen:

Anschlussdose öffnen (sofern lösbar) oder ersetzen

Diode auslöten und Typ identifizieren (Schottky-Diode, z. B. 1N5820 oder Schottky 10A/40V)

Neue Diode mit korrekter Polarität einlöten

Anschlussdose abdichten (IP65 oder besser)

Nach Reparatur: erneute elektrische Prüfung und Thermografiekontrolle

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