· LS & JS · Deutsch · 6 min read
EL vs. PL - Zwei Wege zur Qualitätsprüfung von PV-Modulen
EL & PL für PV-Module: Kurzvergleich von Tageslicht-Photolumineszenz und Elektrolumineszenz zur Erkennung von Mikrorissen, Shunts und Degradation.
Mini‑Glossar
| Begriff | Kurz erklärt |
|---|---|
| Lumineszenz | Lichtemission einer Solarzelle, wenn viele Ladungsträger rekombinieren (bei Si im nahen Infrarot). |
| EL | Lumineszenz durch elektrische Anregung: Das Modul wird in Vorwärtsrichtung bestromt. |
| PL | Lumineszenz durch optische Anregung: z. B. Laser/LED im Labor oder Sonnenlicht im Feld. |
| Tageslicht‑PL (DPL) | PL im Feld: Die Sonne regt an. Das schwache PL‑Signal wird durch Vergleich zweier Betriebspunkte vom Sonnenhintergrund getrennt. |
| (DaySy) Tageslicht‑EL | EL bei Tageslicht: Das Lumineszenzsignal wird über Modulation + Lock‑In robust aus dem Umgebungslicht extrahiert. |
| Shunt / Hotspot | Lokaler Fehlerpfad (niedriger Parallelwiderstand) bzw. thermisch auffälliger Bereich unter Betrieb. |
| PID / LeTID / UVID | Degradationsmuster, die sich in Lumineszenzbildern als charakteristische Helligkeitsverteilungen zeigen. |
So haben wir EL und PL 1:1 verglichen (Kurzfassung):
- Umgebung: Hinterhof / realistische Feldbedingungen
- Abstand: ca. 2 m
- Optik: 12 mm Objektiv
- Kamera: DaySy Cam (5 MP)
- Einstrahlung: ca. 800 W/m²
- Aufnahme: nacheinander, gleiche Perspektive, gleiche Szene
- EL: Stromanregung bei I ≈ Isc
- PL: Tageslicht‑PL am Leerlauf (Sonne als Anregung)
Abbildung 1: DaySy‑Setup im Hinterhof (Beispielmessung unter realistischen Bedingungen).
1) Lumineszenz in 60 Sekunden
Eine Solarzelle kann man sich auch als große LED vorstellen: Gibt man Energie hinein (elektrisch oder optisch), steigt die Trägerdichte – ein Teil rekombiniert strahlend und sendet Licht aus. In Lumineszenzbildern gilt deshalb ganz grundsätzlich:
- hell → lokal „gute“ Bedingungen für Rekombination/Spannung
- dunkel → lokal weniger Lumineszenz (Ursache kann verschieden sein)
Wichtig: „dunkel“ bedeutet nicht automatisch dasselbe in EL und PL, weil beide Verfahren unter anderen elektrischen Randbedingungen arbeiten.
2) Elektrolumineszenz (EL): der Blick auf Strompfade
Bei EL wird das Modul in Vorwärtsrichtung bestromt. Dadurch fließt Strom über Metallisierung, Zellverbinder und Kontakte – und genau das macht EL so aussagekräftig:
EL ist besonders gut für
- Kontakt-/Leitpfadprobleme (Fingerunterbrechungen, Lötstellen, Verbinder)
- elektrisch aktive Risse und Entkopplungen (oft sehr kontrastreich)
- Shunts
- Degradationsmuster (z. B. PID/LeTID/UVID)
Typische Praxis‑Hürde: Für EL braucht man eine Stromquelle und ein sicheres Vorgehen bei DC‑Spannungen/Strömen. Im Feld kann das schnell zu Aufwand führen (Zugang, Sicherheit, ggf. externe Stromversorgung).
Abbildung 2: EL‑Bild (Beispiel). Sichtbar sind u. a. Mikrorisse, Splitterbrüche und Kratzer.
3) Photolumineszenz (PL): der schnelle Blick bei Tageslicht
PL wird optisch angeregt:
- Labor‑PL: Laser/LED, oft zell-/wafernah, sehr kontrolliert.
- Tageslicht‑PL (im Feld): Die Sonne regt an.
Der Knackpunkt im Feld: Das PL‑Signal ist viel schwächer als reflektiertes Sonnenlicht. Deshalb arbeitet Tageslicht‑PL typischerweise so, dass mindestens zwei Bilder bei unterschiedlichen elektrischen Betriebspunkten aufgenommen und gegeneinander verrechnet werden – so bleibt das Lumineszenzsignal übrig.
Im Feld heißt das praktisch: keine Modul‑Kontaktierung / kein Abklemmen einzelner Module, aber in der Regel Zugriff auf String/Wechselrichter (oder Schalttechnik), um die Betriebspunkte sicher umzuschalten.
Der operative Vorteil: Für Tageslicht‑PL ist meist kein Hochleistungs‑Generator zur Rückbestromung nötig (typisch: kein 20‑kW‑Generator, wie er bei klassischer Feld‑EL oft mitgeführt wird). Das macht PL als Screening‑Werkzeug extrem attraktiv – vor allem bei großen Anlagen.
Abbildung 3: PL‑Bild (Beispiel). Mikrorisse/Splitterbrüche/Kratzer sind ebenfalls klar erkennbar.
4) Was bedeutet „dunkel“ wirklich?
Ein häufiger Stolperstein in Kundengesprächen ist die Erwartung, dass „dunkel = defekt“ in allen Verfahren gleich zu lesen sei.
- EL (bei Vorwärtsstrom, z. B. ~Isc): Dunkel wird es oft dort, wo Strompfade behindert sind (Kontakt, Serienwiderstand) oder wo Shunts die lokale Spannung „wegziehen“.
- PL (am Leerlauf): Dunkel wird es vor allem dort, wo die lokale Spannung durch Rekombinationsverluste oder Shunts sinkt.
Beide Methoden zeigen also „weniger Lumineszenz“ – aber die dominante Ursache unterscheidet sich.
Abbildung 4: Links EL, rechts PL – beide zeigen Mikrorisse, Kratzer und Splitterbrüche.
Takeaway:
Für mechanische Einwirkungen von außen (Transport, Montage, Schnee-/Hagellast) liefern beide Verfahren eine sehr ähnliche Aussagekraft.
5) Wer sieht was?
PL ist „Hero“ bei:
- Mikrorissen (mechanische Schäden)
- PID/LeTID/UVID (Degradationsmuster)
- Shunts/Hotspots (in PL häufig sehr deutlich, gerade bei Splitterbrüchen)
EL ist „Hero“ bei:
- Fingerunterbrechungen / Metallisierung
- Lötstellen-/Verbinderproblemen
- Bypassdioden‑Themen / Teilstring‑Effekten
Beide sehen gut:
- mechanische Zellschäden (Mikrorisse, Splitterbrüche, Kratzer)
- viele Shunt‑/Hotspot‑Signaturen (je nach Betriebspunkt und Messsetup)
6) „Wann EL, wann PL?“ – eine Entscheidungshilfe
| Use‑Case | Empfehlung | Warum | Typische Treffer |
|---|---|---|---|
| Anlieferungsprüfung (Stichprobe) | PL (installiert), EL (Palette) | Schnell, wenig Logistik | Transport-/Handling‑Schäden, erste Degradationsmuster |
| Abnahme nach Montage / SAT | PL | Montage und Transport bedingen mechanische Schäden | Mikrorisse |
| O&M Screening (Betrieb) | PL | Große Fläche effizient, tagsüber | Degradationsmuster, mechanische Auffälligkeiten, Shunts |
| Nach Hagel/Sturm/Schnee | PL | Versicherungsrelevanz: „Was ist Einwirkung von Außen?“ | Einschläge, Splitterbrüche |
| Reklamation / Streitfall | Kombi (mit Katalog) | Nachvollziehbare Argumentation braucht Vergleich + Standardbegriffe | Defektklassen, Nachweise, Dokumentation |
| Root‑Cause / Forensik | Kombi | Zusammenspiel aus Kontaktierung, Shunts und Rissen | Mikrorisse, Degradation, Herstellungsfehler |
7) DaySy: Tageslicht‑EL mit PL‑Fähigkeiten
Das DaySy‑System wurde entwickelt, um Lumineszenzbilder bei Tageslicht robust zu machen:
- Bei DaySy‑EL wird ein moduliertes elektrisches Signal angelegt; die Kamera/Software extrahiert die Lumineszenz über Lock‑In zuverlässig aus dem hellen Umgebungslicht.
- Ergänzend kann DaySy auch PL‑Messungen abbilden (Tageslicht‑PL über Betriebspunkt‑Switching) – bei uns oft als DaySy‑PL – besonders sinnvoll für schnelles Screening.
Kurz: Wir müssen nicht „warten bis es dunkel ist“ – und können je nach Fragestellung EL und/oder PL im Feld einsetzen.
8) Auswertung: KI‑unterstützt, aber immer mit menschlicher Kontrolle
Wir nutzen KI für Vor‑Klassifikation / Pre‑Labeling – damit große Datenmengen schnell strukturierbar sind.
Wichtig dabei:
- Human‑in‑the‑Loop: Ergebnisse werden von unseren Experten kuratiert.
- Triple‑Check‑Voting bei Pass/Fail‑Grenzfällen.
- Defekte werden gemäß vereinbartem Defektkatalog dokumentiert (inkl. klarer Benennung; auf Wunsch angelehnt an gängige Nomenklaturen wie VDE SPEC 90031).
Teaser Richtung Quantifizierung: Die Forschung zeigt, dass sich aus Tageslicht‑EL unter passenden Betriebspunkten sogar leistungssensitive Aussagen (z. B. zu Serienwiderstandsverlusten) ableiten lassen.
9) Unsere typischen Service‑Pakete
Screening (schnell, großflächig)
- Ziel: Auffällige Bereiche/Module finden
- Deliverables: Bilddaten + Defekt‑Heatmap + Prioritätenliste (A/B/C)
Forensik (wenn es wirklich „warum?“ heißen muss)
- Ziel: Ursachenklärung (Transport, Montage, Wetter, Degradation)
- Deliverables: Detailreport mit Defektklassen, Bildbelegen, Plausibilisierung über Messkontext
Post‑Event / Claim‑Support (Hagel, Sturm, Schnee)
- Ziel: belastbare Dokumentation für Entscheidungen/Versicherung
- Deliverables: Ereignisreport, Schadensübersicht, Nachweispaket (Bilder, Klassifikation, Begründung)
Fazit
- EL bleibt die stärkste Methode, wenn es um Kontaktierung, Leitpfade und „elektrische“ Interpretation geht.
- Tageslicht‑PL ist oft der schnellste Weg, um mechanische Schäden und Degradationsmuster großflächig zu screenen – ohne den logistischen Aufwand klassischer Feld‑EL.
- Für Abnahme, Reklamation und Schadensbewertung ist die Kombination häufig am belastbarsten.
Wenn du wissen willst, was in deiner Anlage wirklich los ist: Wir messen tagsüber – und wir liefern nicht nur Bilder, sondern Entscheidungen.
Abbildung 5: Zeigt eine Lumineszenz-Messung im Feld, durchgeführt vom Solarzentrum Stuttgart mit Drohne.
Kleingedrucktes (aber wichtig)
Lumineszenzbilder sind eine Momentaufnahme. Aussagen zu Ertragswirkung/Prognosen sind nur mit Kontext belastbar (z. B. IV‑Daten, Temperatur, Einstrahlung, Anlagenhistorie). Die Defektbewertung hängt vom vereinbarten Defektkatalog und der Interpretation des Auswerters ab. Arbeiten an PV‑Strings/Anlagen dürfen nur durch qualifiziertes Fachpersonal erfolgen.Literatur
- L.-M. Stoicescu, Bildgebende Messung der Lumineszenz von Photovoltaikanlagen unter Tageslicht, Dissertation, Universität Stuttgart, 2019.
- VDE SPEC 90031 V1.0 (en), Electroluminescence (EL) of photovoltaic modules – Terms and classification, 06.01.2025.
- H. Gottlieb et al., Power Losses From Series Resistances—Analysed Using Daylight Photoluminescence Imaging, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 2025, doi: 10.1002/pip.70022.
- Solarzentrum Stuttgart GmbH, DaySy EL – Operation Manual, Rev. Sept. 2023 (Anfrage möglich).
- Solarzentrum Stuttgart GmbH, Defektkatalog zur Elektrolumineszenz‑Messung (Anfrage möglich).
