Photovoltaik-Duden

• Antireflexionsschicht

Eine Antireflexionsschicht in der Photovoltaik ist eine dünne Beschichtung auf Solarmodulen, die Sonnenlicht-Reflexionen reduziert. Dadurch gelangt mehr Licht in die Solarzellen und der Wirkungsgrad der Module steigt. 

Die Antireflexionsschicht wird auch AR-Beschichtung oder ARC (anti-reflection coating) genannt. Sie besteht meist aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid. Die Schicht ist nur wenige Mikrometer dick und hat eine pyramidenförmige Textur. Die Beschichtung liegt auf der sonnenzugewandten Seite des Solarmoduls. Sie bestimmt auch die Farbe der Solarzelle.

• Arbeitspunkt

Der Maximum Power Point (MPP) ist der Punkt auf der Strom-Spannungs-Kennlinie (I-U-Kennlinie) einer Solarzelle oder eines Solarmoduls, an dem das Produkt aus Strom (I) und Spannung (U) – also die elektrische Leistung (P = U × I) – ein Maximum erreicht. Er kennzeichnet den optimalen Betriebspunkt, bei dem eine Photovoltaikanlage die höchstmögliche Leistung abgibt. Der MPP variiert in Abhängigkeit von äußeren Faktoren wie Einstrahlungsintensität und Zelltemperatur und wird kontinuierlich durch sogenannte MPPT-Systeme (Maximum Power Point Tracking) nachgeführt, um eine maximale Energieausbeute sicherzustellen.

Einflussfaktoren auf den Betriebspunkt einer Solarzelle

Der Maximum Power Point (MPP) ist nicht statisch, sondern verändert sich kontinuierlich mit den äußeren Betriebsbedingungen. Für den effizienten Betrieb von Photovoltaikanlagen ist es daher entscheidend, die relevanten Einflussfaktoren zu verstehen, die den MPP verschieben und somit die Leistungsabgabe beeinflussen.

1. Sonneneinstrahlung

Die Lichtintensität hat einen direkten Einfluss auf die Stromerzeugung einer Solarzelle.

• Höhere Einstrahlung erhöht den erzeugten Strom, während die Spannung nur moderat steigt.
• Niedrigere Einstrahlung, etwa bei Bewölkung oder am frühen Morgen, reduziert primär den Strom.

Der MPP verschiebt sich bei zunehmender Einstrahlung nach oben und bei abnehmender Einstrahlung nach unten auf der I-U-Kennlinie. In der Praxis bedeutet das, dass der Betriebspunkt regelmäßig nachgeführt werden muss, um den jeweils aktuellen Maximum Power Point zu erreichen.

2. Temperatur

Temperaturänderungen wirken sich hauptsächlich auf die Spannung der Solarzelle aus:

• Steigende Temperaturen senken die Leerlaufspannung der Zellen deutlich.
• Sinkende Temperaturen führen zu einer höheren Spannung.

Da sich der Strom mit der Temperatur nur geringfügig verändert, führt eine Temperaturerhöhung zu einer Verschiebung des MPP hin zu niedrigeren Spannungen. Für die Anlagenplanung und -überwachung ist daher die Temperaturkompensation ein wichtiger Faktor zur Leistungsoptimierung.

3. Verschattung und Modulkonfiguration

Teilweise Verschattungen – etwa durch Bäume, Gebäude oder Schmutz – können zu sogenannten mehreren lokalen Maxima auf der Kennlinie führen. In solchen Fällen besteht die Herausforderung darin, den globalen Maximum Power Point zu identifizieren, da ein MPPT-System sonst fälschlich an einem lokalen Maximum arbeiten könnte.

Weitere Faktoren:

• Unterschiedliche Modulausrichtungen oder Neigungswinkel innerhalb eines Strings führen ebenfalls zu Leistungsverlusten.
• Mismatch-Verluste entstehen, wenn Module unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen, z. B. durch Alterung oder Fertigungstoleranzen.

4. Alterung und Verschleiß

Mit der Zeit verändert sich das elektrische Verhalten von Solarmodulen. Die Leistung nimmt graduell ab, was sich auch auf die Position des MPP auswirkt. Regelmäßige Wartung und Monitoring helfen, altersbedingte Leistungsverluste frühzeitig zu erkennen und zu kompensieren.