Werden Photovoltaik-Anlagen in Wohn- und Industriegebieten eingesetzt, sorgen Dächer, Schornsteine oder Bäume in der Umgebung für stärkere Teilverschattung als bei Solarmodulen, die auf Freiflächen installiert sind. Regelmäßige Teilverschattungen führen zu Energieverlusten und einer höheren thermischen Belastung.

Im Extremfall führen bereits 5% Verschattung der Modulfläche zum Totalverlust der Modulleistung, erklären das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP und AESOLAR.

Eine ungünstige Verschattung könne zur Überhitzung eines Bereichs eines Solarmoduls führen. Diese Hotspots beeinträchtigen die Zuverlässigkeit, etwa durch eine verstärkte Alterung der Polymere, die in Verkapselungsmaterialien der Solarzellen eingesetzt werden.

Forschungsprojekt testet Prototypen

Hier setzt das bis Ende September 2025 laufende Projekt SegmentPV an, in dem ein modifiziertes Hot-Spot-Freies (HSF) Photovoltaikmodul entwickelt wird, das durch Segmentierung des Modul-Layouts und den Einsatz integrierter Bypass-Dioden einen höheren Energieertrag und eine geringere Hot-Spot-Gefahr bietet und somit speziell für den Einsatz unter Teilverschattungsbedingungen optimiert ist.

Ein neuartiger Hot-Spot-Test mit alternierenden Betriebsbedingungen identifiziert potenzielle Probleme im Dauerbetrieb, während ein spezieller Bypass-Dioden-Test die Langlebigkeit auch im Modulverbund demonstrieren soll. Diese Prüfungen werden aktuell auf verschiedene Prototypen angewendet und liefern erste positive Ergebnisse.

Bis zum Projektende im September sollen die Untersuchungen zur Langzeitzuverlässigkeit abgeschlossen sein und die Ertragssteigerung auch unter Freiluftbedingungen demonstriert werden.

Hohe Energieausbeute

"Mit dem neuen HSF-Modul können wir die Energieausbeute von Photovoltaikanlagen deutlich steigern und gleichzeitig die Systemkosten senken. Dies ist ein wichtiger Schritt zur stärkeren Nutzung erneuerbarer Energien in urbanen Gebieten", sagt Matthias Pander, Projektleiter am Fraunhofer CSP.

Und Dr.-Ing. Hamed Hanifi, Technologie- und Innovationsdirektor bei AESOLAR ergänzt: "Die neue Generation der Hot-Spot-Freien-Module wollen wir möglichst schnell auf den Markt bringen, um den Ertrag, die Effizienz und Zuverlässigkeit von PV-Modulen unter Teilverschattungsbedingungen zu verbessern und somit einen Beitrag zur Energiewende zu leisten."

Die Ergebnisse des Projekts zeigt das Fraunhofer CSP schon jetzt auf der Intersolar Europe 2025 in München vorstellen.