Hagelschäden an Solaranlagen - Unsichtbare Schäden erkennen

Hagelschäden an Photovoltaikanlagen: Früherkennung verdeckter Zellrisse durch Elektrolumineszenz-Prüfung

Hagelereignisse nehmen in Deutschland durch den Klimawandel in Häufigkeit und Intensität zu. Für Betreiber von Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) bedeutet das ein steigendes Risiko für Modulschäden. Während sichtbare Glasbrüche leicht zu erkennen sind, bleiben viele Zellrisse und Mikroschäden mit bloßem Auge unsichtbar – können aber dennoch erhebliche Ertragsverluste verursachen. Eine Elektrolumineszenz-Inspektion bietet hier die präziseste Methode, um versteckte Defekte sicher zu identifizieren.

Typische Schadensbilder nach Hagel

Nach einem Hagelereignis lassen sich PV-Module in vier Hauptkategorien einteilen:

1. Unbeschädigte Module: Manche PV-Module überstehen Hagelereignisse ohne Schäden. Dies ist abhängig von der Einschlagskraft des Hagelkorns und der mechanischen Stabilität des Moduls.

2. Verdeckte Zellrisse: Mikrorisse in den Solarzellen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind, aber den Stromfluss unterbrechen.

3. Sichtbare Beschädigungen: Risse oder Einschläge im Frontglas, verbogene Rahmen oder delaminierte Flächen.

Diese Defekte können langfristig zu Leistungsverlusten, Hotspots, Modulversagen und im schlimmsten Fall zu Bränden führen [1,2,3].

Elektrolumineszenz (EL) als Diagnosetool

Bei der EL-Inspektion wird das Modul elektrisch bestromt, wodurch jede Solarzelle Licht im nahen Infrarotbereich emittiert. Mit einer speziellen Kamera werden diese Lichtemissionen sichtbar gemacht. Defekte Zellen oder Risse erscheinen dabei als dunkle Linien oder Flächen.

Mit dem DaySy-System des Solarzentrum Stuttgart sind EL-Aufnahmen unter Tageslichtbedingungen möglich [4]. Dadurch können Module effizient und ortsunabhängig überprüft werden, ohne auf Dunkelheit angewiesen zu sein. Diese Methode bietet sich besonders im städtischen Gebiet an.

Vorteile der EL-Inspektion

• Früherkennung: Zellrisse und Mikroschäden werden erkannt, bevor Ertragsverluste messbar sind.
• Objektive Bewertung: Die Methode liefert reproduzierbare, dokumentierbare Ergebnisse.
• Versicherungsrelevanz: EL-Bilder dienen als Beweismittel bei Schadensgutachten nach Hagelereignissen.

Workflow der Hagelschaden-Inspektion

1. Visuelle Erstbewertung: Kontrolle der Module auf Glasbrüche und offensichtliche mechanische Beschädigungen
2. EL-Prüfung: Elektrische Anregung jedes Moduls mit dem mobilen DaySy-Messsystem und Aufnehmen des EL-Bilds vom Hubsteiger oder mit der Drohne
3. Dokumentation und Analyse: Auswertung und Kategorisierung der EL-Bilder durch unsere Experten
4. Berichterstellung: Zusammenfassung der Ergebnisse mit Klassifizierung der Schäden für Versicherungsfälle
5. Empfehlungen: Ableitung von Handlungsempfehlungen – Austausch, Reparatur oder Weiterverwendung

Eine PV-Anlage sollte frei von Mängeln sein, sei es nach der Montage oder nach einem Hagelsturm. Leider ist das nicht immer der Fall!

— Dr.-Ing. Liviu Stoicescu, Geschäftsführer Solarzentrum Stuttgart GmbH

EL-Inspektion per Drohne

Durch die Weiterentwicklung unserer Messtechnik können wir Elektrolumineszenz und Photolumineszenz von der Drohne aus durchführen. Mit dem Drohnenflug bei Tageslicht können Hausdächer in der Stadt ohne großen Aufwand inspiziert werden. Dies senkt den Zeitaufwand, macht die Inspektionen agiler und für den Kunden attraktiver. Die Stadt Stuttgart fördert diesen Entwicklungsschritt im Rahmen des Projektes ELFI als Teil des Klima-Innovationsfonds der Stadt Stuttgart.

Fazit

Die Erfahrung zeigt: Nicht jeder Schaden ist sichtbar. Mit der Elektrolumineszenz-Inspektion lassen sich auch feinste Hagelschäden sicher identifizieren und dokumentieren. So können Betreiber, Installateure und Versicherer fundierte Entscheidungen treffen und die langfristige Leistungsfähigkeit der PV-Anlage sichern.

Solarzentrum Stuttgart GmbH - Ihr Partner für PV-Inspektionen, DaySy-Messsysteme und PV-Montage.

Referenzen

[1] Katinić, M. & Bošnjaković, Mladen. (2025). Hailstorm Impact on Photovoltaic Modules: Damage Mechanisms, Testing Standards, and Diagnostic Techniques. Technologies. 13. 473. doi:10.3390/technologies13100473.

[2] M. Nicoletto et al., “Hail Damage Investigation in Heterojunction Silicon Photovoltaic Modules: A Real-World Case Study,” in IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 15, no. 3, pp. 478-483, May 2025, doi:10.1109/JPHOTOV.2025.3539292.

[3] IEA, Photovoltaic Failure Fact Sheets 2025, Web: https://iea-pvps.org/key-topics/photovoltaic-failure-fact-sheets-2025/, doi:10.69766/CKCD1805

[4] T. Kropp, L. Stoicescu, and J. H. Werner, “Self-Sourced Daylight Electroluminescence From Photovoltaic Modules,” IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 7, no. 5, pp. 1295–1300, Sept. 2017, doi:10.1109/JPHOTOV.2017.2714188