PV-Module verlieren Leistung bei verschmutzungsbedingter Glaskorrosion

Leistungsverlust durch Glaskorrosion bei Solarmodulen: Durch eine regelmäßige PV-Reinigung sowie PV-Checks verhinderst Du das Risiko von Leistungseinbußen durch Korrosion rechtzeitig.

Du hast in eine PV-Anlage investiert. Aber Du kontrollierst nicht, ob Glaskorrosion Deine Solarmodule ruiniert? Dann geht es Dir so wie vielen Betreibern. Über Gefahren von Glaskorrosion und wie sie die Leistung und den Ertrag langfristig ruiniert, steht im Datenblatt kaum etwas. Wer dies heute nicht überwacht, zahlt morgen drauf.

Im Volksmund spricht man oft von Glaskorrosion, wenn die Paneele trübe oder verfärbt wirken. Tatsächlich handelt es sich allerdings nur bedingt um die klassische Glaskorrosion. Es handelt sich vielmehr um optische Degradation. Sie wird durch UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Verschmutzung verursacht. Da der Begriff jedoch geläufiger ist, sprechen wir im weiteren Verlauf ebenfalls von Glaskorrosion.

Oft unerkannt und unumkehrbar: Glaskorrosion bei Solarmodulen kann den Stromertrag der Photovoltaikanlage dauerhaft beeinträchtigen.

In diesem Artikel zeigen wir, wie optische Degradation durch Verschmutzung (Glaskorrosion) einen Anlagenbetreiber jährlich tausende Kilowattstunden kosten kann.

Zuerst schauen wir uns an, was Glaskorrosion ist und warum auch das Glas eines Solarmoduls korrodieren kann. Dann schauen wir uns kurz an, warum die Glaskorrosion beim Solarmodul zu Leistungsverlust führt. Dabei gehen wir auf typische anfällige Stellen und deren schadhafte Folgen ein. Zum Abschluss kommen wir zu vorbeugenden Maßnahmen, um Glasfraß an den Solarmodulen zu verhindern.

Was ist Glaskorrosion? Und warum entsteht dadurch die optische Degradation?

Glaskorrosion ist ein Resultat von chemischen und physikalischen Prozessen, der strukturelle Veränderungen am Glas hervorruft. Chemisch gesehen besteht Glas aus Verbindungen von verschiedenen Oxiden:

• Siliziumdioxid (SiO2) bildet den Hauptbestandteil der chemischen Struktur
• Natriumoxid (Na2O) senkt den Schmelzpunkt und macht so das Glas verformbar
• Calciumoxid (CaO) stabilisiert das Glas und macht es wasserfester
• Und weitere Zusätze für spezifische Eigenschaften (K2O, MgO, Al2O3 und mehr)

Die chemische Struktur wird angegriffen, sogenannte Oxide lösen sich aus dem Glas heraus. Dadurch werden die typischen optisch erkennbaren Folgen sichtbar, wie z. B. Eintrübung des Glases oder auch Oberflächenrauheit.

Beim Glas des Solarmoduls handelt es sich allerdings um ein sogenanntes Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) oder ein sogenanntes solarspezifisches Floatglas. Es wurde speziell behandelt und gehärtet.

Warum entsteht durch die optische Degradation ein Leistungsverlust bei den Solarpaneelen?

Oft bleiben erste Anzeichen unerkannt: Veränderungen an der Glasoberfläche, verursacht durch Feuchtigkeitseinwirkung, UV-Strahlung und thermische Belastung. Die Lichtdurchlässigkeit könnte sich verringern und so wird die Leistung nachhaltig beeinträchtigt. Solche Effekte treten zwar in der Praxis auf, so stark, dass sie mit einem messbaren Leistungsverlust direkt in Verbindung stehen, sind sie allerdings nicht.

Hier eine Liste, warum die Solarpaneele weniger Leistung bringen – unterteilt nach sichtbaren Gründen und messbaren Gründen.

Sichtbare Gründe für weniger Solarmodulleistung durch Glaskorrosion

• Typische Schwachstellen von Solarmodulen:

Metallkorrosion: Hierbei sind die typischerweise besonders kritischen Stellen für die Energieerzeugung betroffen. Das sind z. B. die Kontakte, Leiterbahnen, Delamination (Ablösung) der EVA-Folie und somit der Solarzellen.

• Schnellere Wiederverschmutzung:

Durch die aufgerauten Stellen auf dem Glas kann sich Schmutz schneller und besser festsetzen. Es trifft weniger Licht auf die Solarzellen (besonders kritisch am unteren Modulrand → siehe unten).

Hier ein typisches Beispielbild einer getrübten Moduloberfläche:

Vor der Reinigung

Nach der Reinigung ist der Korrossionsstreifen am unteren Modulrand deutlich zu sehen.

Nicht sichtbare, aber messbare Gründe für weniger Solarmodulleistung durch Glas- bzw. Metallkorrosion

Messbar mit Multimeter, Infrarot-Kamera oder Datenlogger bzw. PV-Monitoring:

• Abweichung der erwarteten Leistung (besonders bei Sonneneinstrahlung)
• Hotspots (= lokale Überhitzung durch Widerstände) an den beschädigten Stellen
• Erhöhte Serienwiderstände → messbar über Kennlinienmessung (Die Strom-Spannungs-Kennlinie oder auch I-V-Kurve ist eine grafische Darstellung der Modul-Performance. Fällt die tatsächlich gemessene I-V-Kurve flacher aus als die I-V-Kurve bei vorgegebenen Normwerten, so bringt das Modul weniger Leistung.)
• Mismatch in verschattungsfreien Bedingungen (ein Solarmodul innerhalb eines Strings schwächelt im Vergleich zu den anderen Solarmodulen im String)

Glaskorrosion bei Solarmodulen: Typische betroffene kritische Stellen

• Rahmennaht & Ränder: Da sich hier der Schmutz am einfachsten absetzen kann und auch hier am leichtesten Feuchtigkeit ins Modul eindringen kann
• Glasoberfläche unter Vogelkot, Algen, Moos, stehender Feuchtigkeit
• Module in Küstenregionen, landwirtschaftlichen oder industriellen Umgebungen

Korrosionsstreifen am unteren Modulrand sind besonders kritisch

Ist die Glasoberfläche am unteren Modulrand angeraut, so haftet der Schmutz besser an, die Wiederverschmutzung schreitet schneller voran. So entsteht dieser berühmte Schmutzstreifen am Übergang zum Modulrahmen, wodurch in diesem Bereich weniger Licht auf die Solarzellen trifft als an anderen Stellen. Das führt zu Spannungsunterschieden. Dadurch erhitzen sich die betroffenen Solarzellen noch mehr. So bekommen wir im ersten Schritt weniger Leistung (ausgehend von Standardtestbedingungen von 25 °C Zelltemperatur sinkt die Leistung um 0,4 % pro °C → also z. B. Zelltemperatur 45 °C entspricht 20 °C × 0,4 % = 8 %).

Im zweiten Schritt, sollten die Spannungsunterschiede zu groß werden, wird nun zum Eigenschutz die Bypass-Diode aktiv, damit es keine Hotspots gibt. Die Bypass-Diode überbrückt den verschmutzten „verschatteten Bereich“, sodass dem Solarmodul je nach Bauart ein Drittel an Leistung verloren geht.

Fazit

Der Begriff „Glaskorrosion“ ist irreführend, korrekt ist, dass optische Degradation (Trübung, Vergilbung, Beschichtungsschäden) den Ertrag mindert. Das Glas selbst „korrodiert“ (meist) nicht im klassischen Sinne. Es kann aber rauer oder matter werden, wodurch Schmutz schneller haftet.

Die jährlichen Verluste liegen realistisch bei 4 bis 10 %, standortabhängig und witterungsabhängig auch über 10 %. Wer Module regelmäßig kontrolliert und reinigt, schützt die Investition langfristig und vermeidet deutliche Ertragsverluste.

Du bist unsicher, ob eine Reinigung Deiner PV-Anlage bereits notwendig ist, um einer Degradation vorzubeugen? Dann schick uns Deine Anfrage über das Kontaktformular oder ruf uns direkt an unter 07127/1487962.