Leerlaufspannung bei PV: Wichtiges Wissen

Die Leerlaufspannung ist ein zentraler Kennwert von Solarmodulen, der oft unterschätzt wird. Sie beeinflusst maßgeblich, ob eine Photovoltaikanlage effizient und sicher arbeitet. Dabei handelt es sich um die Spannung, die das Modul bei Sonneneinstrahlung erzeugt – ohne dass Strom entnommen wird. Wer die Leerlaufspannung richtig versteht und berücksichtigt, kann Ertragseinbußen vermeiden und technische Schäden vorbeugen. In diesem Artikel erklären wir, was die Leerlaufspannung bedeutet, wie man sie misst, welche Werte typisch sind und wie man sie optimieren kann.

Das Wichtigste in Kürze

• Die Leerlaufspannung (Voc) gibt die maximale Spannung eines PV-Moduls ohne Stromabnahme an.
• Sie ist entscheidend für die Auswahl und Funktionsfähigkeit des Wechselrichters.
• Typische Leerlaufspannungen liegen zwischen 20 und 50 Volt pro Modul.
• Extreme Werte – zu niedrig oder zu hoch – beeinträchtigen die Leistung oder schädigen Bauteile.
• Faktoren wie Temperatur, Alter, Verschattung und Qualität der Zellen beeinflussen die Leerlaufspannung direkt.

Was ist die Leerlaufspannung eines PV-Moduls?

Die Leerlaufspannung ist die maximale elektrische Spannung, die ein Solarmodul bei direkter Sonneneinstrahlung erzeugt, wenn keine elektrische Last angeschlossen ist.

Was genau bedeutet Leerlaufspannung bei PV-Modulen?

Die Leerlaufspannung – auch „Voc“ (Voltage open circuit) genannt – bezeichnet die elektrische Spannung eines Solarmoduls im stromlosen Zustand. Sie wird unter Standard-Testbedingungen bei voller Sonneneinstrahlung gemessen, wenn kein Verbraucher an das Modul angeschlossen ist. Diese Spannung ist besonders wichtig, weil sie als Grenzwert für viele Systemkomponenten gilt – insbesondere für den Wechselrichter.

Wird sie überschritten, droht Schaden. Gleichzeitig darf sie nicht zu niedrig sein, damit der Wechselrichter überhaupt starten kann. Die Leerlaufspannung liegt meist über der sogenannten Nennspannung, da unter realer Last zusätzliche Verluste entstehen. In technischen Datenblättern ist die Voc immer angegeben – häufig zwischen 20 V bei kleineren Modulen und über 45 V bei leistungsstarken Einheiten.

Unterschied zwischen Leerlaufspannung und Nennspannung

Viele verwechseln die Leerlaufspannung mit der Nennspannung. Beide unterscheiden sich jedoch deutlich. Während die Leerlaufspannung den Spannungswert im Leerlauf angibt, beschreibt die Nennspannung die durchschnittliche Spannung bei Stromabgabe. Sie liegt deshalb stets unter der Leerlaufspannung. Der Grund: Sobald Strom durch das Modul fließt, entstehen Widerstände, die die Spannung senken. Dieser Spannungsabfall ist ganz natürlich und variiert je nach Last und Temperatur.

Bei der Planung von Photovoltaikanlagen wird die Nennspannung vor allem zur Ertragsberechnung herangezogen, während die Leerlaufspannung für die Komponentenauswahl – vor allem Wechselrichter und Laderegler – entscheidend ist. Ein gutes Verständnis beider Werte ist essenziell für die Systemauslegung.

Typische Werte für die Leerlaufspannung

Die Höhe der Leerlaufspannung hängt von der Anzahl und dem Typ der Solarzellen im Modul ab. Ein Solarpanel mit 36 Zellen liegt oft bei rund 22 Volt, während Module mit 60 Zellen etwa 38 Volt und 72-Zeller bis zu 46 Volt erreichen können. Besonders leistungsstarke Module, wie sie im gewerblichen Bereich eingesetzt werden, überschreiten auch 50 Volt. Die folgende Tabelle zeigt typische Werte:

Folgen von zu hoher oder zu niedriger Leerlaufspannung

Eine falsche Leerlaufspannung kann die gesamte PV-Anlage beeinträchtigen. Ist sie zu niedrig, erkennt der Wechselrichter das Modul unter Umständen nicht als Energiequelle – er bleibt inaktiv. So geht wertvoller Solarstrom verloren.

Ist die Spannung hingegen zu hoch, wird der Wechselrichter überlastet oder beschädigt. Die maximal zulässige Eingangsspannung darf nie überschritten werden. Gerade im Winter bei klarer Luft und Kälte kann die Leerlaufspannung stark ansteigen – das sollte bei der Systemauslegung unbedingt beachtet werden. Für Betreiber bedeutet das: regelmäßige Kontrolle und präzise Planung verhindern Schäden und Ertragsverluste.

So misst man die Leerlaufspannung korrekt

Die Leerlaufspannung lässt sich mit einem Multimeter messen. Wichtig ist, dass kein Verbraucher am Modul angeschlossen ist. Zunächst wird das Solarpanel sicher vom Wechselrichter getrennt. Dann verbindet man die Plus- und Minuskabel des Moduls direkt mit dem Messgerät.

Achtung: Die Spannung kann hoch sein – Schutzmaßnahmen sind nötig! Das Multimeter zeigt nun die aktuelle Leerlaufspannung an. Messungen sollten bei Sonnenschein durchgeführt werden, da die Lichtintensität das Ergebnis stark beeinflusst. Besonders sinnvoll ist eine Messreihe bei unterschiedlichen Witterungsverhältnissen. So lassen sich Rückschlüsse auf die tatsächliche Modulleistung ziehen.

Einflussfaktoren auf die Leerlaufspannung im Detail

Mehrere Umwelt- und Systemfaktoren wirken auf die Leerlaufspannung ein. Am stärksten wirken sich Temperatur und Einstrahlung aus. Hohe Temperaturen senken die Spannung – pro Grad Celsius rund 0,3 bis 0,5 % Verlust. Kalte, sonnige Wintertage führen hingegen zu höheren Voc-Werten. Auch das Alter der Module spielt eine Rolle: Mit der Zeit verschleißen die Solarzellen, was die Spannung reduziert.

Verschattungen durch Bäume oder Schornsteine beeinflussen ebenfalls den Spannungswert, selbst wenn nur ein kleiner Teil des Moduls betroffen ist. Gleiches gilt für Verschmutzungen wie Staub oder Laub. Wer seine Module regelmäßig wartet und reinigt, kann also dauerhaft höhere Spannungswerte erzielen. Auch die Qualität der verwendeten Zellen und Materialien ist entscheidend.

So lässt sich die Leerlaufspannung optimieren

Um eine möglichst stabile und hohe Leerlaufspannung zu erreichen, sollten bestimmte Maßnahmen umgesetzt werden. Der wichtigste Punkt ist der Einsatz hochwertiger Solarzellen mit guter Temperaturtoleranz. Auch die Wahl des Zelltyps (z. B. monokristallin vs. polykristallin) beeinflusst den Spannungswert. Module mit einer höheren Anzahl von Zellen erreichen ebenfalls bessere Leerlaufspannungen.

Eine optimierte Zellstruktur mit Antireflexbeschichtung erhöht die Lichtaufnahme und damit die Spannung. Bypass-Dioden helfen, Leistungseinbußen bei Teilverschattung zu minimieren. Wichtig ist auch eine intelligente Verschaltung der Module – insbesondere die Reihenschaltung. Sie erhöht die Systemspannung, muss aber mit der maximalen Eingangsspannung des Wechselrichters abgestimmt werden.

Fazit

Die Leerlaufspannung ist mehr als nur eine Zahl auf dem Datenblatt – sie entscheidet über Sicherheit, Effizienz und Lebensdauer Ihrer Solaranlage. Wer die Einflüsse kennt und gezielt Maßnahmen ergreift, vermeidet technische Probleme und holt das Maximum aus seiner PV-Anlage heraus. Prüfen Sie regelmäßig die Werte und optimieren Sie Aufbau sowie Wartung. Damit sorgen Sie langfristig für stabile Leistung und hohe Erträge.