Glossar: Bypass-Diode

Was die Bypass-Diode macht

Eine Diode lässt Strom nur in eine Richtung durch, vergleichbar mit einem Rückschlagventil. Die Bypass-Diode liegt antiparallel zu einer Gruppe von Zellen, also quer und in umgekehrter Durchlassrichtung. Im Normalbetrieb ist sie nach Wikipedia in Sperrrichtung gepolt und tut nichts. Liefert die Zellgruppe wegen Schatten oder eines Defekts keinen Strom, fließt der Strom des Strings über die Diode statt durch die sperrenden Zellen.

Ohne diesen Umweg müsste der gesamte Strom durch die verschattete Zelle. Sie würde zum Widerstand und heizt sich auf. Man nennt das einen Hot Spot. Nach Wikipedia kann er bis zum Modulbrand führen. Die Diode verhindert das und lässt das Modul weiter, wenn auch geringer, Leistung liefern.

Rechenbeispiel: Was bei Schatten passiert

Wikipedia beschreibt ein Modul mit 6 × 10 Zellen, also 60 Zellen. Jede Diode überbrückt dort 20 Zellen, das Modul hat drei Dioden. Fällt Schatten auf eine Zellgruppe, schaltet die Diode ein Drittel des Moduls ab. Bei zwei betroffenen Gruppen sind es zwei Drittel.

• Angenommen, das Modul liefert am Arbeitspunkt 31 V (Beispielwert, kein Herstellerwert).
• Ist ein Drittel überbrückt, sinkt die Spannung rechnerisch auf etwa 20,7 V, abzüglich der Schwellenspannung der leitenden Diode.
• Sind zwei Drittel überbrückt, bleiben rechnerisch etwa 10,3 V übrig.

Die Leistung sinkt entsprechend, das Modul fällt aber nicht komplett aus. Je kleiner die Zellgruppe pro Diode, desto gezielter der Schutz. Im Extremfall hat jede Zelle ihre eigene Diode. Um Verluste klein zu halten, verwendet man Dioden mit niedriger Schwellenspannung, etwa Schottky-Dioden.

Worauf du beim Modulkauf achten kannst

• Datenblatt lesen: Hersteller geben meist die Zahl der Bypass-Dioden und die Zellverschaltung an. Fehlt die Angabe, frag beim Hersteller nach.
• Bauform beachten: Halbzellen-Module teilen die Zellen und verschalten sie anders. Wie gut sie bei Teilverschattung abschneiden, hängt von der konkreten Verschaltung ab und steht im Datenblatt.
• Schatten gar nicht erst entstehen lassen: Die beste Diode ersetzt keinen freien Standort. Wie du Schattenquellen erkennst, steht im Eintrag zur Verschattung.
• Anschlussdose geschlossen lassen: Öffne sie nicht selbst. Das gefährdet Dichtheit, Garantie und Sicherheit. Bei Verdacht auf einen Defekt kontaktierst du den Hersteller oder eine Elektrofachkraft.

Warum ein Defekt lange unbemerkt bleibt: Nach Wikipedia fällt eine schlecht kontaktierte Bypass-Diode im Normalbetrieb nicht auf, weil sie dann ohnehin sperrt. Sie zeigt sich erst bei Verschattung. Achte deshalb auf Ertragseinbrüche, die sich nicht durch Wetter oder Schatten erklären lassen.

Welche Module für Balkonkraftwerke infrage kommen und worin sie sich unterscheiden, fasst unser Überblick zu Solarmodulen für Balkonkraftwerke zusammen. Auch der String hilft beim Verständnis: Er ist die Reihenschaltung, in der die Diode den Strom um eine Zellgruppe herumleitet.

Häufige Fragen

Hat jedes Solarmodul Bypass-Dioden?

Marktübliche kristalline Module haben sie in der Anschlussdose. Wie viele es sind, unterscheidet sich je nach Modell. Üblich sind mehrere Dioden pro Modul, die jeweils eine Gruppe von Zellen überbrücken. Die genaue Zahl und die Zellverschaltung nennt das Datenblatt des Herstellers.

Kann ich eine Bypass-Diode selbst tauschen?

Davon rät dieses Glossar ab. Die Diode sitzt in der abgedichteten Anschlussdose, die unter Spannung stehen kann, sobald Licht auf das Modul fällt. Ein Eingriff gefährdet Sicherheit und Garantie. Bei Verdacht auf einen Defekt wendest du dich an den Hersteller oder eine Elektrofachkraft.

Was ist ein Hot Spot?

Ein Hot Spot ist eine Zelle, die sich stark erhitzt, weil sie verschattet oder defekt ist und trotzdem Strom führen muss. Nach Wikipedia kann das bis zum Modulbrand führen. Bypass-Dioden verhindern das, indem sie den Strom an der betroffenen Zellgruppe vorbeileiten.