DE202006008936U1

DE202006008936U1 - Schaltung zur Erhöhung der Lebensdauer von PV-Generatoren

Info

Publication number: DE202006008936U1
Application number: DE202006008936U
Authority: DE
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2016-06-08

Abstract

Schaltung zur Erhöhung der Lebensdauer von PV-Generatoren, insbesondere mit Dünnschichtmodulen, gekennzeichnet durch durch eine Einrichtung, durch die der negative Anschluss des PV-Generators auf ein positives Potential gegen Erde gehoben ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erhöhung der Lebensdauer von PV-Generatoren, insbesondere mit Dünnschichtmodulen.
PV-Generatoren oder auch Photovoltaikmodule wandeln Lichtenergie in elektrische Energie um und dienen schlussendlich als Energiequellen für elektrische Verbundnetze. Derartige Photovoltaikmodule können aus unterschiedlichsten Materialien aufgebaut sein und mit unterschiedlichen Technologien hergestellt sein. Gemeinsam ist all diesen Zellen, dass die Energieumwandlung in einer Halbleiterstruktur stattfindet, deren Vorder- und Rückseite elektrisch kontaktiert werden muss. Bei den sogenannten "Dünnschichtmodulen" erfolgt die Kontaktierung der dem Licht ausgesetzten Halbleiteroberfläche durch eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung, der sogenannten TCO-Schicht (Transparent Conductive Oxide). Die TCO-Schicht verändert sich durch Korrosion unter dem Einfluss von Feuchtigkeit und Wärme nachteilig. Dies führt dazu, dass zunächst die solchermaßen betroffenen Bereiche des PV-Moduls ausfallen und nach und nach schließlich das gesamte PV-Modul seine Leistungsfähigkeit verliert. Bekannt ist dieser Prozess unter dem Begriff der sogenannten "TCO-Korrosion".
In der Praxis wird beobachtet, dass die TCO-Korrosion vornehmlich an Materialien auftritt, die einer bestimmten elektrischen Feldstärke bzw. Feldrichtung ausgesetzt sind. So weisen insbesondere einige Dünnschichtmodule dann Schäden auf, wenn sie mit negativer Vorspannung gegenüber ihrer Umgebung betrieben werden. Die Vorgänge, die zu dieser Schädigung durch Korrosion führen, sind schlussendlich noch nicht vollständig geklärt, jedoch steht in Verdacht, dass eine solche Korrosion durch Wanderung von positiv geladenen Natriumionen aus dem Deckglas hin zum TCO hervorgerufen wird. Um diesen Schädigungsprozess zu verhindern, wird von Fachleuten vorgeschlagen, den negativen Anschluss des PV-Generators zu erden bzw. mit dem Neutralleiter zu verbinden, so dass die Solarzellen keine negative Spannung gegenüber ihrer Umgebung annehmen können.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass bei einem Langzeitexperiment, bei dem mehrere PV-Module mit verschiedenen positiven und negativen Spannungen gegen Erde ausgesetzt worden sind, auch solche Module Degradationserscheinungen zeigen, deren Anschlüsse mit dem Erdpotential verbunden sind. Die heute praktizierte Technik, den negativen Anschluss des PV-Generators zu erden, verhindert somit eine Modulschädigung nicht nachhaltig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, PV-Generatoren aus Dünnschichtenmodulen so zu betreiben, so dass Schädigungen auf Grund elektrochemischer Prozesse verhindert werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die der negative Anschluss des PV-Generators auf ein positives Potential gegen Erde gehoben ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Einrichtung, durch die der negative Anschluss des PV-Generators auf ein positives Potential gegen Erde gehoben wird, integraler Bestandteil des Wechselrichters einer solchen PV-Anlage ist.
Vorteilhaft umfasst die Einrichtung ebenfalls eine Vorspannungsquelle, wobei die Vorspannung z. B. auf 50 V begrenzt ist, um Personenschäden zu vermeiden. Insofern kann nach einer Variante vorgesehen sein, dass die Vorspannungsquelle berührsicher ist.
Zur Erkennung von Erdschlüssen ist vorteilhaft weiterhin eine Stromüberwachung der Vorspannungsquelle vorgesehen.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
1 zeigt im Schnitt schematisch den Aufbau eines Solarmoduls;
2 zeigt eine Schaltung nach dem Stand der Technik zur Erdung/Nullung des Minuspols des PV-Generators;
3 zeigt die Schaltung in Bezug auf die erfindungsgemäße Lösung.
Gemäß 1 sind die möglichen Pfade für Leckströme eingezeichnet, die zur TCO-Korrosion beitragen. Der Anteil des Leckstromes l₁ über das Deckglas ist dabei erheblich und stark vom Vorhandensein eines Rahmens und der entsprechenden Luftfeuchtigkeit abhängig.
Die Schaltung gemäß der Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik im Wesentlichen dadurch, dass bei der Erfindung der negative Anschluss des PV-Generators auf ein positives Potential gegen Erde gehoben ist, z. B. auf einen Wert von 50 V. Darüber hinaus ist eine Stromüberwachung der Vorspannungsquelle vorgesehen.

Claims

Schaltung zur Erhöhung der Lebensdauer von PV-Generatoren, insbesondere mit Dünnschichtmodulen, gekennzeichnet durch durch eine Einrichtung, durch die der negative Anschluss des PV-Generators auf ein positives Potential gegen Erde gehoben ist.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung integraler Bestandteil des Wechselrichters einer PV-Anlage ist.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Vorspannungsquelle umfasst, wobei die Vorspannung z. B. auf 50 V begrenzt ist.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsquelle berührsicher ist.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsquelle zur Erkennung von Erdschlüssen eine Stromüberwachung aufweist.