Überblick: Degradationsmechanismen in PV-Modulen

PV-Module verlieren im Laufe ihres Betriebs kontinuierlich an Leistung. Neben der unvermeidlichen Langzeitdegradation (0,3–0,7 %/Jahr) gibt es drei spezifische Mechanismen, die zu erhöhten Anfangsverlusten führen: LID (Light Induced Degradation), LETID (Light and elevated Temperature Induced Degradation) und PID (Potential Induced Degradation). Alle drei sind physikochemisch unterschiedlich, aber in Summe für Leistungsverluste von bis zu 10 % über die Modullebensdauer verantwortlich.

LID: Lichtinduzierte Degradation

LID betrifft hauptsächlich p-Typ-Bor-dotiertes Czochralski-Silizium (Cz-Si). Der Mechanismus ist die Bildung von Bor-Sauerstoff-(B-O)-Komplexen unter Beleuchtung: B_s + O_i → [B_s-O_i] Defekt. Diese Defekte (Ladungszustand: zweifach negativ) fungieren als effektive Shockley-Read-Hall-Rekombinationszentren und reduzieren die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger signifikant. Der LID-Verlust tritt innerhalb der ersten 10–50 Betriebsstunden auf und beträgt typischerweise 1,0–2,5 % der Anfangsleistung. Nach dem Einsetzen ist der Effekt stabil — es gibt jedoch eine Regenerationsmöglichkeit durch intensives Beleuchten bei erhöhter Temperatur (T > 150 °C, 30–60 min), die den B-O-Defekt rückgängig macht (Regeneration nach Bothe et al.).

Lösungsansätze: n-Typ-Wafer (kein Bor → kein B-O-Problem), Gallium-dotiertes p-Cz-Si (Ga ersetzt B, kein stabiler Ga-O-Komplex), magnetisches Cz-Ziehen (geringerer Sauerstoffgehalt).

LETID: Licht- und Temperatur-induzierte Degradation

LETID wurde erst ab 2016 als eigenständiger Mechanismus identifiziert und betrifft hauptsächlich mc-Si (multikristallines Silizium) und p-PERC-Zellen. Im Gegensatz zu LID tritt LETID bei erhöhten Temperaturen auf (40–75 °C) unter Beleuchtung und zeigt eine andere zeitliche Dynamik: langsamerer Einsetzen (100–1000 h), stärkere Temperaturabhängigkeit (Aktivierungsenergie ~1,0–1,3 eV nach Arrhenius) und teilweise Selbstregeneration. Der Mechanismus involviert Wasserstoff aus der SiNₓ-Passivierungsschicht: H diffundiert bei erhöhter Temperatur in das Si-Bulk und aktiviert dort Defekte (möglicherweise Cr-H-, Mo-H-Komplexe oder tiefe Defektniveaus). Leistungsverluste bis zu 7 % möglich, teilweise reversibel.

PID: Potential-Induced Degradation

PID tritt auf, wenn zwischen der Moduloberfläche (Rahmen, geerdet) und den Zellen eine hohe Spannung anliegt (> 200 V, typisch in großen String-Anlagen mit Systemspannungen 600–1500 V). Bei negativer Modulspannung (Module am negativen Pol des Strings) wandern Natrium-Ionen (Na⁺) aus dem Frontglas durch die EVA-Einbettschicht zur Zelloberfläche. Dort lagern sie sich an der Si/SiNₓ-Grenzfläche ab (Feld-induzierte Adsorption) und erzeugen positive Festladungen, die den Emitter lokal invertieren (Shunting). PID kann Leistungsverluste > 50 % verursachen und ist bei unbehandelten Modulen reversibel durch Gegenspannung (positive Spannung anlegen), aber nicht ohne aktive Gegenmaßnahme selbstheilend.

Gegenmaßnahmen: PID-resistente Gläser (geringer Na-Gehalt), PID-resistente EVA-Folien, Potenzialausgleich auf negativem Pol (Y-Kondensator), Modulzertifizierung nach IEC 62804.

Normierung und Prüfverfahren

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PV-Moduldegradation: LID, LETID und PID physikalisch erklärt | Für Anspruchsvolle, die tiefer einsteigen wollen

PV-Moduldegradation: Lichtinduzierte Degradation (LID), LETID und Potential-Induced Degradation (PID) — physikalische Mechanismen, Quantifizierung und…

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Stand der Technik 2026

TOPCon-Module erreichen aktuell 22,4 % Modulwirkungsgrad zu Großhandelspreisen um 92 ct/Wp. HJT-Module liegen bei 23,1 % und 1,08 €/Wp. Tandem-Module mit Perowskit-Silizium-Aufbau erscheinen erstmals als Kleinserie ab Herbst 2026 zu etwa 1,80 €/Wp – wirtschaftlich noch nicht relevant für den Endkunden. Wechselrichter-seitig dominieren Sungrow, Huawei, Fronius und SMA mit 95 % Wirkungsgrad nach EU-Norm.

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