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Innovative Schaltung für die Photovoltaik

Transformatorloser Wechselrichter für Dünnschicht- oder rückseitenkontaktierte Solarzellen macht Anlagen effizienter.

Für die Realisierung einer nachhaltigen Energieversorgung ist der Ausbau der erneuerbaren Energien notwendig. Die Photovoltaik leistet einen Kernbeitrag zur geplanten Energiewende. Derzeit sind hierzulande bereits über 36.000 Megawatt Solarleistung installiert. Für die Einspeisung des aus Sonnenenergie gewonnenen Gleichstroms aus dem Solargenerator sind Wechselrichter notwendig.

Ist der Minuspol beziehungsweise der Pluspol der Wechselrichterschaltung nicht geerdet, kann es bei verschiedenen Solarzellentypen zu Ertragsausfällen kommen. So verursachen bei Dünnschicht-Solarzellen Leckströme oft eine Korrosion an der leitfähigen Schicht. Bei den rückseitenkontaktierten Solarzellen kann der Wirkungsgrad der Zellen signifikant abfallen.

KIT-Wissenschaftler am Elektrotechnischen Institut (ETI) haben nun eine Schaltung entwickelt, die es erlaubt, den negativen oder den positiven Pol des Solargenerators zu  erden. Die Korrosion des TCO (Transparent Conductive Oxide) bei Dünnschicht-Solarzellen kann damit verhindert werden. Zudem kann der Wirkungsgrad von rückseitig kontaktierten Solarzellen durch Vermeidung des Polarisationseffektes maximiert werden.

Die Vorteile der Erfindung zeigen sich in weiteren Details: Die Schaltung ist transformatorlos, was zu hohen Wirkungsgraden und zu einem geringen Gewicht führt. Es sind nur fünf Transistoren notwendig, weshalb die Geräte sehr kostengünstig  aufgebaut werden können. Außerdem ist der Wechselrichter der aktuellen Norm entsprechend blindleistungsfähig, damit können weitere Netzdienstleistungen übernommen werden. Der hohe Umrichterwirkungsgrad, geringe Investitionskosten für die Geräte, sowie gegebenenfalls die Vermeidung von Wirkungsgradeinbußen durch Erdung eines Solargeneratorpols führen in Summe zu einer hohen Rendite der Photovoltaikanlage. Da es sich um eine einphasige Schaltung handelt, ist das Gerät hauptsächlich für private, kleinere Solaranlagen konzipiert.

Das KIT sucht Partner, die Interesse an einer Anwendung der Technologie haben.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Stephan Barth, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25536

E-Mail: stephan.barth@kit.edu

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