Indholdsfortegnelse
- Introduktion
- Hvordan dannes hotspots i solcellemoduler?
- Hvilken type forurening udløser lettest hotspots?
- Hvor stor indvirkning har hotspots på solcelleanlæg?
- Hvordan identificerer og håndterer man hotspots?
- Hvordan forebygger man systematisk hotspots i solcelleanlæg?
Introduktion
Når efteråret og vinteren nærmer sig, bliver både kommercielle og private solcelleanlæg oftere påvirket af skygger og forurening. Almindelige problemer som fugleklatter, ophobning af blade og støv kan føre til uventede konsekvenser. Hvorfor kan en lokal skygge forårsage, at hele modulet bliver overophedet? Og hvordan kan en lille plet reducere effektiviteten for hele solcelleanlægget?
Sammenlignet med regn og høje temperaturer er hotspots forårsaget af forurening langt mere skjulte – og lettere at overse. De medfører måske ikke øjeblikkelige skader, men akkumuleret varme over tid kan føre til effekttab, glasbrud eller endda modulfunktionstab. Når produktionen fejler, er det ofte svært at spore årsagen tilbage.
Hotspots forårsaget af forurening er ikke tilfældige hændelser, men en strukturel risiko. Hvis de ikke opdages og forebygges i tide, vil de gentagne gange opstå i højsæsonen for forurening – og kompromittere både driftssikkerheden og energiproduktionen i solcelleanlægget.
1. Hvordan dannes hotspots i solcellemoduler?
Et hotspot er et område i et solcellemodul, hvor enkelte celler bliver unormalt varme. Det skyldes ikke direkte temperatur, men derimod skygge. Når en celle bliver dækket af forurening som fugleklatter eller blade, kan den ikke længere producere strøm. Strømmen i kredsløbet blokeres, hvilket skaber en omvendt polarisering. I stedet for at generere strøm begynder den berørte celle at fungere som en modstand, hvilket får området til at opvarmes kraftigt – og et hotspot opstår.
Problemet begrænser sig ikke til én enkelt celle. For at opnå højere spænding er 60 til 100 celler i et modul seriekoblede – og flere moduler kobles yderligere sammen i strenge. Hvis blot én celle har strømmangel, falder strømmen i hele strengen. Selv når kun omkring 5 % af modulets overflade er dækket, kan effekttabet overstige 30 %. Jo mere koncentreret skyggen er, og jo højere strømmen er, desto hurtigere og kraftigere udvikles hotspot’et.
Bypass-dioder aktiveres for at omgå de berørte celler ved større skygge, men de kræver en omvendt spænding på 0,5–0,7 V for at blive aktiveret. I tilfælde af fugleklatter – som skaber meget lokaliseret skygge – kan hotspot’et opstå, før dioden når at reagere. Hvis modulkonstruktionen eller driftsforholdene ikke er korrekt tilpasset, vil hotspots opstå gentagne gange og føre til termiske skader på indkapslingen, afbrænding af loddepunkter eller endda glasbrud på længere sigt.
2. Hvilke typer forurening udløser nemmest hotspots i solcellemoduler?
Fugleklatter
Fugleklatter er den mest typiske og risikofyldte årsag til hotspots i solcelleanlæg. Problemet handler ikke om dækningsarealet, men om den ekstremt koncentrerede skygge og dens totale uigennemsigtighed. Når blot én celle dækkes helt, skaber det en alvorlig strømblokering i hele den seriekoblede streng.
I et solcellemodul arbejder alle celler i serie – strømmen skal være ens gennem alle. Når en celle blokeres af fugleklatter, kan den ikke længere generere strøm, men strømmen i strengen fortsætter med at tvinge igennem. Dette fører til, at den dækkede celle går i omvendt polarisering, hvilket skaber et hotspot.
Desuden har fugleklatter lav varmeledningsevne. Når fugleklatten tørrer og bliver til et fast organisk lag, kan det næsten ikke afgive varme, hvilket fører til meget lokal varmeophobning. Ifølge DNV-inspektionsdata kan lokale temperaturstigninger være mellem 35°C og 70°C, hvilket er langt højere end ved andre former for forurening. Blot 2 % dækning (én celle) kan føre til et effekttab på 25–30 % og hurtigt udløse et alvorligt hotspot.
Blade
Risikoen fra blade afhænger af hvordan de dækker og hvor længe. Et enkelt blad tillader ofte 20–40 % lysgennemtrængning, hvilket blot sænker modulernes effektivitet uden at skabe hotspot.
Men når flere blade samler sig – især når de er våde – falder lysgennemgangen hurtigt til under 10 %. I dette tilfælde kan flere celler blive sat ud af funktion samtidigt, og strømmen kan ikke løbe igennem dem. Det skaber omvendt polarisering og hotspot.
IEA’s PVPS Task 13-rapport dokumenterer, at blade, der samler sig midt på panelet, kan forsinke bypass-diodens aktivering. Dette fører til lokale temperaturstigninger på 20°C til 40°C. Dette problem er mest fremtrædende om efteråret og vinteren. Uden rettidig rengøring kan der dannes flere distribuerede hotspots, som påvirker hele strengens drift.
Støv
Støv skaber normalt ikke hotspots, men fører til et generelt fald i effekt. Støv dækker panelet ensartet, hvilket reducerer den samlede lysmængde, men strømmen forbliver balanceret mellem cellerne.
Derfor opstår der ikke omvendt polarisering. Selv hvis 80–90 % af overfladen dækkes af støv, dannes der typisk ikke hotspots. Termografiske målinger viser, at temperaturforskellen pga. støv sjældent overstiger 5°C.
NREL’s undersøgelse af effekttab fra støv viser, at støv reducerer produktionen med 3–7 %. Dog – hvis støv kombineres med fugleklatter eller mos på samme område – kan det alligevel føre til lokale hotspots og varige produktionstab.
Mos
Mos er særligt farligt, fordi det skaber fast og langvarig skygge, som ofte ikke opdages i tide. Det vokser typisk langs rammerne, hvor der er fugt og dårlig afvanding, og forsvinder ikke af sig selv.
Den elektriske reaktion er den samme som ved fugleklatter – de dækkede celler genererer ingen strøm, men strengens strøm tvinges stadig igennem dem, hvilket udløser omvendt polarisering og hotspot.
Samtidig har mos et højt vandindhold og meget dårlig varmeledningsevne, hvilket forstærker varmeakkumuleringen. TÜV Rheinland’s termografidata viser, at temperaturstigninger under mos kan være 25°C til 35°C. Disse kroniske hotspots fører til accelereret indkapslingsnedbrydning, loddefejl og i værste fald glasrevner.
3. Hvor stor indvirkning har hotspots på et PV-system?
Effektivitetsnedgang: Kontinuerligt fald i output
Hotspots er den største risiko for vedvarende effekttab i solcellemoduler. Når enkelte celler går i omvendt bias, producerer de ikke længere strøm, men bliver i stedet energiforbrugende enheder. Dette fører ikke kun til lokal svigt, men forstærkes hurtigt gennem hele serieforbindelsen. Når én celle begrænser strømmen, tvinges hele serien til at følge med, hvilket medfører et markant fald i modulernes effekt.
Selv når kun 2%–5% af moduloverfladen er dækket, kan effekttabet være mellem 20%–35%. Hvis der opstår flere hotspots, kan tabet for hele strengen overstige 40%. Dette tab er ikke tilfældigt, men sker gentagne gange i takt med tilbagevendende forurening og skygge, hvilket gradvist nedbryder systemets ydeevne på lang sigt.
Mere kritisk er det, at hotspots kan føre til et årligt produktionstab på 5%–10%. Et lille lokalt problem kan udvikle sig til et vedvarende produktionstab på streng- eller systemniveau og kan desuden udløse sekundære elektriske fejl.
Termiske skader på kapsling: Accelereret materialenedbrydning
Den vedvarende høje temperatur fra hotspots er en væsentlig årsag til accelereret ældning af modulernes kapsling. Når den lokale temperatur konstant overstiger 60°C, udløser det termisk aldring af kapslingsmaterialet. Dette fører til gulning, krydsbindingstab, blæredannelse og delaminering — en irreversibel materialenedbrydningskæde.
Delaminering svækker modulernes strukturelle beskyttelse og reducerer lysgennemtrængeligheden. De luftlommer, der dannes i hotspot-områder, bliver kanaler for fugt. Indtrængende fugt forårsager korrosion, forværrer loddepunkternes træthed og får fingerledere til at knække, hvilket fører til både materialenedbrydning og elektriske fejl.
Test udført af TÜV og NREL viser, at ved hotspots opstår delaminering og blæredannelse typisk efter 12–24 måneder, langt tidligere end den normale aldringskurve for moduler (8–10 år). Det mest skjulte problem er, at disse fejl ofte starter indefra og ikke kan opdages udefra, før de har forringet modulernes optiske ydeevne, strukturelle stabilitet og langsigtede produktion.
Elektriske fejl: Løsnede loddepunkter og afbrudte forbindelser
Hotspots forårsager ikke kun materialenedbrydning, men også alvorlige elektriske fejl. Vedvarende høj varme påvirker loddepunkter, fingerledere og samleskinner og forårsager termisk træthed. Ved temperaturer på 90°C til 120°C begynder loddematerialet at danne mikrorevner, rekristallisere og brænde, hvilket reducerer loddeforbindelsernes pålidelighed betydeligt.
Efterhånden som loddepunkterne nedbrydes, revner fingerlederne og samleskinnerne på grund af termisk spænding og elektrisk belastning. Når strømvejene afbrydes, aktiveres bypass-dioderne hyppigt, hvilket fører til lokal strømomgåelse og et konstant fald i output. Hvis kredsløbet brydes, vil modulerne i strengen falde ud, spændingen blive ubalanceret, og der kan endda opstå jordfejl.
Ifølge inspektionsrapporter fra DNV og PVEL har over 18% af moduler med hotspot-fejl problemer som loddepunktsbrænding, brudte fingerledere eller afbrændte samleskinner. Sammenlignet med naturlig aldring udvikler hotspot-relaterede elektriske fejl sig hurtigere og mere aggressivt, ofte fra en enkelt fejl til omfattende strengfejl.
Strukturelle skader: Fra mikrorevner til glasbrud
Den høje lokale temperatur fra hotspots truer ikke kun det elektriske system og kapslingen, men også modulernes fysiske struktur. Konstant termisk stress påvirker glas, celler og loddepunkter og udløser gentagne cyklusser af termisk udvidelse og sammentrækning, hvilket fører til spændingskoncentration. Under forhold med store dag-nat temperaturforskelle eller ekstreme vejrforhold bliver hotspot-området et strukturelt svagt punkt.
Denne termisk-mekaniske belastning får cellerne til at udvikle mikrorevner, som spreder sig langs spændingslinjerne. Når revnerne udvikler sig, opstår der delaminering, rammerne begynder at bøje, og glasset udvikler kantrevner eller gennemgående brud. Lokale mikrorevner udvikler sig hurtigt til glasbrud og delaminering, hvilket destabiliserer hele modulet.
Ifølge inspektionsdata fra DNV og PVEL er sandsynligheden for glasrevner i moduler med hotspots 2,5 gange højere end i normale moduler. Cirka 12% af disse tilfælde udvikler sig til synlige revner eller fuldstændige glasbrud. Denne type strukturel skade reducerer lysgennemtrængeligheden, øger fugtindtrængningen og forværres ofte sammen med kapslingssvigt og elektriske fejl, hvilket markant forkorter modulernes levetid.
4. Hvordan identificerer og håndterer man hotspots?
Identificering af hotspots via data og visuelle signaler
Hotspots opdages typisk gennem unormal elproduktion og fysiske defekter. Effektfald er det mest direkte signal, hvor en strengs output er markant lavere end tilsvarende strenge. Ubalancer i strøm er også typiske — DC-siden viser unormalt lav strøm, som ikke kan forklares med orientering, skygger eller systemdesign. Inverteren vil ofte give fejl som “streng ubalance” eller “DC-anomali”. IV-kurven viser klassiske tegn som nedfald i strøm-skulderen, spændingsfald og aktivering af bypass-dioder.
Visuelle signaler inkluderer lokal forurening (f.eks. fugleklatter, blade, mos), kapslingsbobler, delaminering, fugtindtrængning samt mikrosprækker i glasset eller deformation af rammen. Kombinationen af forurening og effekttab peger typisk på forureningsrelaterede hotspots, mens kapslingsdefekter og vedvarende strømfejl antyder strukturelle eller elektriske hotspots. Jævn støvforurening medfører kun generelt outputtab og skaber ikke hotspots. Krydstjek af datavariationer og fysiske anomalier gør det muligt hurtigt at identificere mistænkte hotspot-moduler.
Brug af testværktøjer til at bekræfte hotspot-placering og årsag
Termografi er den mest direkte metode til at bekræfte hotspots. En overfladetemperaturforskel på ≥10°C vurderes som hotspot, mens forskelle under 5°C typisk skyldes ventilationsvariation. Test skal udføres på solrige dage under høj belastning for at undgå fejldiagnoser ved lav irradians.
- EL-test bruges til at identificere mikrosprækker, brudte fingerskinner og delaminering, især i tidlige faser eller ved strukturelle fejl.
- IV-kurvetest fokuserer på elektriske fejl. Tegn som nedfald i strøm-skulderen, spændingsdrop og bypass-aktivering er typiske, selvom placeringen ikke kan bestemmes direkte.
- Dronebaseret termografi er udbredt i store solparker til hurtig identifikation af hotspots. For tagbaserede anlæg bruges håndholdte termiske kameraer kombineret med EL-test for at bekræfte strukturelle problemer og IV-test for elektrisk validering.
Ved at kombinere termografisk temperaturdata, IV-analyse og EL-billeder kan man præcist identificere, om hotspot skyldes forurening, strukturel skade eller elektrisk fejl — og derved vælge den rette håndtering.
Vælg korrekt løsning baseret på hotspot-typen
Uanset årsagen gælder denne grundregel: Forureningsrelaterede hotspots kan repareres, strukturelle og elektriske skal udskiftes.
- Forurenings-hotspots er reversible og håndteres med hyppig rengøring og målrettet vedligeholdelse. Hvis problemet gentager sig — især ved tagrygge, fremspring eller fugtige lavpunkter — anbefales det at installere fugleafskrækkere eller forbedre dræning.
- Strukturelle hotspots, som kapslingsbobler, delaminering eller mikrosprækker, er uoprettelige fejl. Når de konstateres, skal modulet straks udskiftes, da fortsat drift vil accelerere materialenedbrydning og føre til elektriske fejl.
- Elektriske hotspots skyldes ofte brændte loddepunkter, brudte fingerskinner eller defekte bypass-dioder. Midlertidig isolering kan opretholde driften, men alle varme-relaterede elektriske fejl kræver øjeblikkelig udskiftning.
Etablering af hotspot-forebyggelse og risikostyring
Nøglen til hotspot-forebyggelse er at eliminere årsagerne og opretholde et kontinuerligt overvågningssystem. Et komplet risikostyringssystem bygger på to lag:
- Miljømæssig og strukturel forebyggelse
- Tidlig fejldetektion og rettidig udskiftning
Forureningsrelaterede hotspots styres gennem regelmæssig rengøring, bedre dræningsdesign og fuglebeskyttelse. Strukturelle og elektriske hotspots kræver kvalitetskontrol af moduler og installation. Under installation skal stresskoncentration og loddefejl elimineres.
Drift og vedligeholdelse bør kombinere daglig termografisk screening med årlige dybdegående inspektioner for at sikre løbende overvågning.
5. Hvordan forebygger man systematisk hotspots i solcelleanlæg?
1. Forebyggelse af hotspots gennem modulstruktur
Moduldesignet afgør, om skygger fører til hotspots. Moduler med opdelt celle-teknologi, multi-busbar eller fuld back-contact kan effektivt sprede lokal strøm-ubalancer og reducere risikoen for hotspots.
Triple cut-teknologi opdeler kredsløbet yderligere, så effekten af skygge begrænses til et mindre område. Multi-busbar tilbyder flere strømveje og undgår strømkobling. Halv-celle design reducerer strømstyrken pr. streng gennem parallelforbindelser. IBC-moduler med fuld back-contact har ekstremt korte strømbaner og ingen frontkontakter, hvilket giver den stærkeste anti-skygge kapacitet.
Bifaciale glas-glas moduler har ikke direkte elektrisk hotspot-beskyttelse, men kan gennem bagsideproduktion i højreflekterende miljøer delvist kompensere for effekttab ved frontskygger.
2. Forebyggelse af hotspots gennem installation og layout
Korrekt installation og layout er afgørende for at minimere hotspots. Skygge stammer primært fra tagkonstruktioner, omgivelser samt forurening, der opbygges over tid. Gennem optimeret række-layout og fysisk beskyttelse kan risikoen for hotspots effektivt reduceres.
I installationsfasen kommer hotspot-risiko hovedsageligt fra skygger og forurening. Almindelige skyggekilder inkluderer tagrygge, brystninger, ventilationsrør, aftræk og nærliggende bygninger eller træer. Skygger ændrer sig også i takt med årstid, solhøjde og vegetation. Rækker bør placeres uden for disse højrisikoområder, især væk fra skygger fra tagrygge, fremspring og tagrender. Det anbefales at holde en sikkerhedsafstand på 30–50 cm fra høje objekter for at sikre ensartet lysindfald i strengen og undgå strømubalancer fra lokale skygger. Ved faste skygger på taget bør layout justeres eller områder udelukkes fra designet.
I driftsfasen kan forureningsrelaterede hotspots ikke overses. Installation af fuglepigge, løvfælder og opretholdelse af god dræning kan effektivt forhindre ophobning af forurening. Nordvendte eller skyggefulde tage bør regelmæssigt kontrolleres for mosvækst. For uundgåelige skyggeområder kan man benytte invertere med flere MPPT'er, mikroinvertere eller optimeringsenheder for at reducere effekttab. Dog kan disse elektriske løsninger kun afbøde output-tab, men kan ikke forhindre hotspots i selve modulet.
3. Forebyggelse gennem drift og vedligeholdelse (O&M)
Ifølge DNV og IEA’s driftsdata kan regelmæssig rengøring reducere forekomsten af forureningsrelaterede hotspots med op til 70 %, hvilket effektivt mindsker lokale temperaturstigninger og effekttab forårsaget af efterårs- og vintersæsonens blade og fugleklatter.
Men forurening er kun én udløsende faktor. Hotspots er i deres natur ikke tilfældige hændelser, men strukturelle risici drevet af miljøændringer, materialenedbrydning, ældning og elektrisk stress – og følger solcelleanlæggets hele livscyklus. I modsætning til statisk designoptimering tager O&M-arbejdet ansvar for den dynamiske styring af denne langvarige risiko.
I praksis opfører forureningsrelaterede hotspots og strukturelle/elektriske hotspots sig fundamentalt forskelligt:
- Forurenings-hotspots er sæsonbestemte og miljøbetingede. De kræver hyppige inspektioner og hurtig rengøring for at forblive under kontrol.
- Strukturelle og elektriske hotspots stammer fra materialetræthed, elektriske ubalancer eller produktionsfejl og kræver periodiske dybdegående inspektioner og tidlig indgriben.
Uden effektiv ledelse vil hotspots gradvist udvikle sig fra lokal varmeopbygning til kapslingsnedbrydning, loddefejl og strømubalancer, som til sidst medfører at hele strenge kobles fra og skader systemets el-produktion på strukturelt niveau.
En effektiv O&M-mekanisme er kernen i hotspot-risikostyring. Dens funktion går langt ud over blot overfladerengøring og fejlretning. Den anvender termografi, EL-tests og IV-kurvedata til kontinuerligt at kvantificere abnormiteter, spore risikoudvikling og dynamisk justere inspektionsfrekvens, detektionsstrategier og fejlhåndtering — alt sammen for at sikre termisk stabilitet og elektrisk integritet i anlægget.
I gældende standarder for solcelleasset management er hotspot-risiko nu anerkendt som en kritisk strukturel faktor, der påvirker produktion, accelererer modulældning, øger O&M-omkostninger og forringer anlæggets økonomiske værdi. Uden en lukket risikostyringssløjfe vil denne risiko irreversibelt følge en kurve med faldende ydelse og stigende omkostninger.
Hotspot-håndtering er ikke længere en isoleret O&M-strategi, men en grundlæggende disciplin inden for systemets sundhedsstyring. Gennem optimering af moduldesign, forbedret anlægsopsætning og en lukket O&M-strategi kan hotspot-risiko omdannes fra en svaghed til en kontrollerbar driftsparameter. Dette er en forudsætning for at sikre både den økonomiske afkast og den strukturelle værdi af solcelleanlægget gennem hele dets levetid.
Siden 2008 har Maysun Solar været både investor og producent i solcellebranchen og tilbyder kommercielle og industrielle solcelleløsninger uden investering. Med 17 års erfaring på det europæiske marked og en installeret kapacitet på 1,1 GW tilbyder vi fuldt finansierede solprojekter, der gør det muligt for virksomheder at tjene på deres tage og reducere energiomkostningerne uden forudgående investering. Vores avancerede IBC, HJT, TOPCon moduler samt balkon-solcellesystemer garanterer høj effektivitet, lang levetid og pålidelig ydelse over tid. Maysun Solar varetager alle tilladelser, installationer og vedligeholdelsesopgaver og sikrer en problemfri og risikofri overgang til solenergi – samtidig med at stabile afkast leveres.
Kilder
DNV. (2021). PV Module Reliability Scorecard 2021. DNV Energy Systems. https://www.dnv.com/services/pv-module-reliability-scorecard-2021-200178
PVEL. (2023). PV Module Reliability Scorecard 2023. PV Evolution Labs (PVEL). https://www.pvel.com/pv-module-reliability-scorecard/
NREL. (2022). Impact of Soiling on PV System Performance: Review and Analysis. National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/docs/fy22osti/82015.pdf
IEA PVPS Task 13. (2020). Soiling of Photovoltaic Panels: Literature Review, Measurement, and Modeling. International Energy Agency. https://iea-pvps.org/research-tasks/task-13/
TÜV Rheinland. (2021). Quality Monitor: Global PV Module Reliability Testing. TÜV Rheinland Group. https://www.tuv.com/media/corporate/products_1/renewables_1/solar/solar_quality_monitor.pdf
Det vil du måske også synes om