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Infrarotaufnahme: Dank thermischer Isolierung bleibt die Anschlussdose innen deutlich kühler als das Solarmodul (rot).
Sonnenenergie: Photovoltaik & Solarthermie

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Heißes Döschen

Text: TEXT: Dr. Karlhorst Klotz, Energy 2.0 Foto: Huber+Suhner
Wenig Beachtung findet in Solaranlagen oft die Anschlussdose - nicht nur weil sie unauffällig auf der Rückseite sitzt. In ihrem Inneren entscheiden aber ein paar elektronische Bausteine über Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer. In der Praxis macht ihnen die Hitze mächtig zu schaffen.

Entscheidend für die Langzeitstabilität einer Modul-Anschlussdose sind die Dioden. Ihre Aufgabe ist es, die Solarzellen in einem Modul vor einem zerstörerischen Strom aus anderen Zellen zu schützen, wenn das eigene Modul - vielleicht aufgrund einer lokalen Verschattung - gerade unproduktiv ist. Das gelingt, indem die Diode sich blitzschnell für den Stromfluss öffnet und den unerwünschten Strom wie ein Bypass aufnimmt (sogenannter reverse mode). Im Normalbetrieb, in dem sie den elektrischen Pfad abschneiden sollte (forward blocking mode), arbeitet die Diode quasi unsichtbar, sperrt allerdings nicht perfekt und „verheizt“ daher einen Kriechstrom, der bis zu etwa 3 Watt betragen kann.

„Thermal Runaway“ bedroht die Lebensdauer

Zehn Grad Temperaturerhöhung bedeuten jedoch aufgrund einer ehernen Faustregel der Chemie (Arrhenius-Gleichung) eine Halbierung der Lebensdauer beziehungsweise eine Verdopplung der Alterungsgeschwindigkeit. Und mit steigender Temperatur erhöht sich tendenziell der Kriechstrom in der Diode, woraus eine kritische Situation erwachsen kann. Wichtig ist es also, dass Dioden mit einer Charakteristik gewählt werden, die die Gefahr eines solchen „thermal runaway“ minimieren und dafür sorgen, dass sich auch bei einem Wechsel zwischen Sonne und Verschattung eine möglichst niedrige Gleichgewichtstemperatur an der Diode einpendelt.

„Thermal Runaway“ bedroht die Lebensdauer

Huber+Suhner wählt darüber hinaus noch eine besondere, nicht flächige Form der Anschlussdosen, um eine thermische Trennung von Modul und Anschlussdose zu erreichen. Das patentierte Design entkoppelt das Modul von der Anschlussdose, was eine verbesserte Wärmeabfuhr im Bypass-Betrieb gewährleistet. Dank der Luftzirkulation zwischen der Dose und dem Modul bleibt sie etwa 10 Grad kühler als die Rückseite des Modules. Zudem entsteht kein Wärmestau beim Modul wie bei herkömmlichen Lösungen. Damit sich die Wärme gut verteilen kann, sitzen die Dioden im Inneren der „Junction Box“ auf verzinntem Kupferblech. Außen soll Kunststoff mit (nur) 2mm Wandstärke eine gute thermische Dissipation erlauben und trotzdem aufgrund des gewählten Materials das erforderlich Flammschutz-Rating von 5VA erreichen.

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