Bypassiode
Lexikon der Photovoltaik-Begriffe
Die Bypassdiode (engl. Bypass: “Umgehung”) ist eine wesentliche Sicherungseinrichtung im Photovoltaikmodul, die vor Überhitzung und Brand schützen kann.
Die Hauptbrandgefahr bei Photovoltaikanlagen geht von ausgefallenen Solarzellen aus. Ähnlich wie in Batterien, die hintereinander in einer Taschenlampe liegen und so die erforderliche Stromspannung aufbauen, werden Solarzellen im Photovoltaikmodul üblicherweise in Reihe geschaltet – so bauen sie die Stromspannung auf, die für die Netzeinspeisung erforderlich ist. Wird nun eine der Solarzellen im String außer Betrieb gesetzt, z.B. durch einen Defekt, durch eine Verschattung oder durch Verunreinigung, entsteht der sogenannte “Gartenschlaucheffekt”: Die in der seriellen Schaltung andrängenden Elektronen werden nicht weitergeleitet und stauen sich wie Wasser in einem abgeklemmten Gartenschlauch auf.
Bei diesem Elektronenstau – sogenannter Hot Spot – entsteht Hitze bis zu brandgefährlichen mehreren hundert Grad, die auch, wenn kein Brand entsteht, das Material des Moduls erheblich beschädigen kann. Gelegentlich kommt es auch zu überspringenden brandauslösenden Lichtbögen.
Überbrückung durch Bypassdioden
Selbst wenn solche Katastrophen ausbleiben (sie sind selten), entsteht in der Regel trotzdem ein Schaden: Die stillgestellte Solarzelle leitet den Strom, den die vorgängigen Zellen produziert hatten, nicht weiter. Er geht für die Nutzung bzw. Einspeisung verloren.
Aus diesen Gründen werden Photovoltaikmodule heute mit Bypassdioden versehen, welche den Elektronentransport um stillgestellte Solarzellen (oder auch ganze Module) herum bewerkstelligen und bei Defekt oder Stillstand einer Solarzelle bzw. eines Moduls den Strom um diese herumleiten. Die Bildung eines Hot Spots wird damit vermieden und die elektrische Leistung bleibt – wenn auch vermindert – erhalten.
Für den Normalbetrieb sind die Bypassdioden abgeschaltet – um den Strom im Normalbetrieb nicht aus der gewünschten Bahn durch die Solarzelle zu leiten, brauchen sie eine Mindesstromstärke (Ampere) bzw. Mindestspannung (Volt), um den Betrieb aufzunehmen. Diese entsprechen mindestes den Strom- und Spannungswerten der zu überbrückenden Einheit, damit sie ihre Arbeit nicht zu früh aufnehmen. Sie dürfen aber nicht zu hoch sein, um Hot Spots gar nicht erst entstehen zu lassen.
Üblich sind Bypassdioen mit einer Sperrspannung von 100 Volt bzw. Mindeststromstärke von 3 Ampere. Module werden heute regelmäßig mit mehreren Bypassdioden ausgestattet, üblich sind drei oder mehr.
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