Kenngrößen zeigen Fehlerursachen
Bild 3: Verlust (Quelle: GMC-I)
Neben der Strom-Spannungs-Charakteristik (I-U-Kennlinie) ist der Wert des Serieninnenwiderstands eine aussagefähige Kenngröße für die Beurteilung des PV-Generators. Die Strom-Spannungs-Kennlinie zeigt verschiedene Eigenschaften sowie Probleme und ist Grundlage einiger wesentlicher Kennwerte (Bild 2-4). Des Weiteren stellt diese das Verhalten des PV-Generators bei unterschiedlichen Belastungszuständen in einem Diagramm dar. Die Charakteristik hängt von der aktuellen Bestrahlungsstärke sowie der Zelltemperatur ab. So zeigen sich zum Beispiel eine Teilabschattung mit Diffus- oder Schlagschatten ebenso in der Kennlinie wie ein hoher Serieninnenwiderstand oder auch fehlende oder falsch montierte Bypassdioden. Das Erkennen dieser Einzelheiten setzt Erfahrung in der Interpretation der Kennlinien und grundlegendes Wissen über die Halbleiterphysik der PV-Zelle voraus. Neben dem Kurzschlussstrom I sc, der Leerlaufspannung U oc, Strom und Spannung im Punkt maximaler Leistung (MPP) I pmax und U pmax ergibt sich aus diesen Daten auch der Füllfaktor als Verhältnis von I sc x U oc / (I pmax x U pmax). Darüber hinaus ist die Kennlinie die Grundlage für die Berechnung der effektiven Solarzellenkennlinie, anhand derer dann die Peakleistung ermittelt wird. Der Serieninnenwiderstand R S ergibt sich physikalisch aus dem für die Modulherstellung verwendeten Material sowie dem Aufbau des Moduls und der Anschlussleitung. Dieser Wert ist im Normalfall konstant. Er beträgt bei kristallinen Modulen etwa 1 Ω und bei Dünnschichtmodulen mehr als 2 Ω. Herkömmlich sind dazu mindestens zwei Kennlinien unter definierten Bedingungen erforderlich. Die Messung des Serieninnenwiderstands R S ist mit den Messgeräten der Serie Profitest PV jedoch mit nur einer einzigen Messung möglich. Dazu muss nur eine I-U-Kennlinie des Moduls oder Strings gemessen werden. Daraus berechnet das Gerät automatisch den Widerstand R S, die Peakleistung P PK und den Parallelwiderstand R P. Zusätzlich lässt sich der theoretisch zu erwartende Wert des Serieninnenwiderstands berechnen. Dies erfolgt mit der Software PV Analysator. Vorausgesetzt die STC-Kennwerte U OC, I SC, U MPP und I MPP des Moduls sind bekannt. Der berechnete R S kann nun mit dem gemessenen Wert verglichen werden: Ist der gemessene Wert zu hoch, muss die Verkabelung auf Bruch, Korrosion, Verbindungsfehler oder Minderdimensionierung geprüft werden.