Hotspots sind die stillen Leistungskiller von Photovoltaikanlagen. Für Entwickler und EPCs, die hocheffiziente Solarprojekte verfolgen, kann schon eine kleine Temperaturspitze einen messbaren Leistungsverlust, Garantieansprüche oder einen vorzeitigen Modulausfall bedeuten. Die führenden Solarhersteller - darunter auch Sunpal - setzen heute Schutztechnologien auf Zellebene ein, um Hotspots zu beseitigen und sicherere, langlebigere und besser finanzierbare Solarsysteme zu liefern.

Die versteckten Kosten von Solar-Hotspots

Hotspots entstehen, wenn ein Teil einer PV-Zelle elektrisch überlastet wird - typischerweise durch ungleichmäßige Bestrahlung, Verschmutzung oder Mikrorisse. Der betroffene Bereich erhitzt sich, manchmal bis zu 150 °C, während der Rest des Moduls kühl bleibt. Diese örtliche Überhitzung beschleunigt die Bräunung der Verkapselung, die Korrosion der Verbindungen und den Abbau der Zellen, was zu langfristigen Leistungseinbußen führt.

Nach Felddaten der IEA PVPS können Module, die von Hotspots betroffen sind, bis zu 10-15% ihres Jahresertrags verlieren und haben eine um 30% höhere Ausfallwahrscheinlichkeit über einen Lebenszyklus von 25 Jahren.

Grafik 1: Hotspot-Temperatur vs. Verlustleistung (%)

Bei Großprojekten ziehen sich selbst geringfügige Beeinträchtigungen über Tausende von Modulen hin. Das Ergebnis? Geringere Systemeffizienz, geringere Rendite und höhere Betriebs- und Wartungskosten - alles Dinge, die Solaranlagenmanager vermeiden möchten.

Warum bilden sich Hotspots? Verstehen der Hauptauslöser

Vor der Prävention kommt die Diagnose. Häufige Ursachen für die Bildung von Hotspots sind:

• Zellfehlanpassung durch ungleiche Fertigungstoleranzen oder Alterung.
• Teilweise Beschattung durch Bäume, Schutt oder nahe gelegene Gebäude.
• Ausfall der Bypass-Diode, die verhindert, dass der Strom sicher um die abgeschatteten Zellen fließt.
• Thermische Belastung durch häufige Temperaturschwankungen.

Eine wichtige Erkenntnis: Hotspots sind selten auf einen einzigen Faktor zurückzuführen. Sie entstehen in der Regel durch das Zusammenspiel von Zelldefekten und elektrischer Fehlanpassung, was die Notwendigkeit einer präzisen Konstruktion auf Modulebene und einer proaktiven Systemwartung unterstreicht.

Schutz neu denken: Die Verlagerung auf die Zellebene des Schutzes

Herkömmliche Module arbeiteten mit Bypass-Dioden auf Stringebene - ein reaktiver Ansatz, der den Schaden nur nach dem Auftreten eines Hotspots minimierte.

Heute verlagern Sunpal und andere Innovatoren den Schutz auf die Zellebene und ermöglichen eine Vorbeugung, bevor der Abbau beginnt.

Kerntechnologien für den Schutz auf Zellebene:

• Integrierte Mikro-Bypass-Dioden: Eingebettet in Unterzellen zur sofortigen Umleitung des Stroms und Unterdrückung der lokalen Erwärmung.
• Half-Cut- und Multi-Sammelschienen-Zellen: Verringerung der Widerstandsverluste durch Verkürzung der Stromwege und Verbesserung der thermischen Gleichmäßigkeit.
• N-Typ TOPCon und HJT-Zellen: Geringere Anfälligkeit für LID und bessere thermische Stabilität unter Belastung.
• KI-gesteuerte Überwachungssysteme: Erkennung abnormaler I-V-Signaturen und Vorhersage potenzieller Hotspot-Zonen, bevor physische Schäden auftreten.

Schaubild 2: Vergleich zwischen konventionellem Schutz und Schutz auf Zellebene

Dieser Übergang stellt einen Paradigmenwechsel von passivem Schutz hin zu intelligenter Prävention dar und steht im Einklang mit der Entwicklung der Branche hin zu intelligenten PV-Systemen und digitalen O&M-Ökosystemen.

Technische Strategien, um Solarmodule kühl zu halten

Fortschrittliche Technologie muss durch robuste Konstruktions- und Betriebspraktiken ergänzt werden. Wirksame technische Strategien umfassen:

1. Optimierte String-Layouts - Gleichen Sie elektrische Lasten aus, um die Stromkonzentration zu minimieren.
2. Verkapselungsmaterialien mit hoher thermischer Leitfähigkeit - Verbessern Sie die Wärmeableitung von lokal begrenzten Belastungspunkten.
3. Präzisionslöten und Verbindungstechniken - Verringern Sie den Kontaktwiderstand und eine mögliche Wärmeentwicklung.
4. Routine-Infrarot-Thermografie - Identifizieren Sie Hotspots im Frühstadium bei Wartungsprüfungen.
5. Intelligente Reinigungszeitpläne - Beseitigung der Abschattung durch Staubansammlungen, einem häufigen Hotspot-Auslöser in PV-Farmen von Versorgungsunternehmen.

Schaubild 3: Arbeitsablauf zur Hotspot-Prävention - Design bis O&M

Sunpal setzt diese Maßnahmen in allen seinen Fertigungs- und EPC-Lösungen um und gewährleistet so temperaturbeständige PV-Systeme von der Zellfertigung bis zum Einsatz vor Ort.

Fallstudie: Hotspot-Minderung in realen PV-Projekten

Im Jahr 2024 wird ein 5-MW-Solarpark in Südostasien, der mit Sunpal N-Typ TOPCON 720W Module und Bypass-Schutz auf Zellebene haben nach einem Jahr der Datenerfassung beeindruckende Betriebsergebnisse erzielt:

• Durchschnittlicher Temperaturabfall des Moduls: 18°C im Vergleich zu herkömmlichen Mono-PERC-Modulen.
• Jährliche Ertragssteigerung: 3.7%.
• Verkürzte Zeit für O&M-Inspektionen: 22% durch KI-gestützte Thermografie-Analysen.

Diese messbaren Verbesserungen beweisen, dass Verbesserungen auf Zellebene nicht nur physische Schäden verhindern, sondern auch quantifizierbare Leistungssteigerungen bringen - ein entscheidender Faktor für Investoren, die niedrigere Stromgestehungskosten (LCOE) anstreben.

FAQ: Häufige Fragen zu Solar-PV-Hotspots

Q1: Was verursacht einen solaren Hotspot in PV-Systemen?

Ein Hotspot entsteht, wenn ein Teil einer Solarzelle einem höheren Widerstand ausgesetzt ist - oft aufgrund von Abschattung, Rissen oder Lötproblemen - und sich dadurch schnell erhitzt.

F2: Wie können Betreiber Hotspots erkennen?

Nutzen Sie Infrarot-Thermografie oder drohnengestützte thermische Inspektionen, um abnormale Wärmezonen zu identifizieren. Moderne Anlagen setzen auch eine intelligente Überwachung mit Echtzeit-Datenanalyse ein.

F3: Sind Hotspots reversibel?

Nein. Sobald ein Hotspot das Zellmaterial beschädigt, ist die Degradation irreversibel. Frühzeitige Erkennung und präventive Technik sind die einzigen wirksamen Lösungen.

F4: Wie kann man Hotspots am besten verhindern?

Einsatz von Schutzkonzepten auf Zellebene, N-Modulen mit mehreren Sammelschienen und KI-gesteuerten O&M-Systemen für eine vorausschauende Prävention.

F5: Wie mindert Sunpal die Risiken von Hotspots?

Sunpal integriert Bypass-Dioden auf Zellebene, fortschrittliche Verkapselungsmaterialien und thermische Prüfprotokolle, um maximale Zuverlässigkeit und Leistungsstabilität zu gewährleisten.

Ausblick auf die Zukunft: Intelligentere, kühlere und widerstandsfähigere PV-Systeme

Da die globale Solarindustrie den Einsatz im Terawattbereich beschleunigt, wird die Zuverlässigkeit der Systeme ebenso wichtig wie die Effizienz. Das nächste Jahrzehnt wird es zeigen:

• Selbstdiagnose-Module, die eine automatische Stromumleitung ermöglichen.
• Nanobeschichtungen, die überschüssige Wärme reflektieren und gleichzeitig eine hohe Lichtabsorption aufweisen.
• KI-integrierte O&M-Plattformen, die Fehler vorhersagen, bevor sie den Ertrag beeinträchtigen.

Sunpal ist weiterhin führend in diesem Wandel und entwickelt PV-Lösungen, die intelligente Intelligenz, thermische Belastbarkeit und hocheffiziente Zellarchitekturen kombinieren.. Diese Innovationen definieren neu, was es bedeutet, in einer sich erwärmenden Welt wirklich bankfähige Solartechnologie zu liefern.

Schlussfolgerung - Neudefinition der Zuverlässigkeit auf Zellebene

Die Beseitigung von Hotspots ist nicht mehr nur ein nachträglicher Wartungsaspekt, sondern eine zwingende Notwendigkeit für die moderne Solarindustrie. Indem sie die Wärmeentwicklung direkt auf Zellebene angehen, können die Hersteller sicherere, haltbarere und ertragreichere PV-Systeme liefern.

Für Sunpal bedeutet diese Mission kontinuierliche Forschung und Entwicklung, Präzisionsfertigung und Validierung unter realen Bedingungen. So wird sichergestellt, dass jedes Modul nicht nur das Sonnenlicht einfängt, sondern auch die Wärme kontrolliert, die Leistung erhält und die Lebensdauer des Systems verlängert.