PID (Potential Induced Degradation)

Was PID ist und wie es entsteht

Potential Induced Degradation ist ein Leistungsverlust, der nicht durch Alterung, sondern durch die elektrische Spannung zwischen den Zellen und dem geerdeten Modulrahmen ausgelöst wird. In einem String aus 20 bis 30 Modulen liegt die Systemspannung bei 600 bis 1.500 V. Bei einem String-Wechselrichter ohne Transformator schwebt der Generator typischerweise symmetrisch um das Erdpotenzial: Die Module am negativen Stringende liegen bei bis zu minus 750 V gegenüber Erde, die am positiven Ende bei plus 750 V.

Diese Spannung treibt einen Leckstrom von der Zelle über Verkapselung, Frontglas und Rahmen zur Erde. Der Strom ist winzig, im Mikroampere-Bereich, aber er transportiert Ionen. Bei p-Typ-Zellen unter negativem Potenzial wandern Natrium-Ionen aus dem Kalk-Natron-Glas durch die EVA-Folie in die Antireflexschicht und in Stapelfehler des Siliziums. Dort erzeugen sie leitfähige Pfade (Shunts), die die Zelle kurzschließen. Diese Form heißt PID-s (shunting).

Drei Faktoren bestimmen die Geschwindigkeit:

Deutschland gilt im internationalen Vergleich als mäßig PID-gefährdet; die Kombination aus Tau in den Morgenstunden und sommerlicher Erwärmung reicht aber aus, dass Fraunhofer ISE in Feldanlagen Strings mit deutlichem Leistungsabfall zum negativen Pol hin dokumentiert hat.

PID-s und PID-p: Zwei Mechanismen

Mit dem Technologiewechsel zu n-Typ-Zellen hat PID-p an Bedeutung gewonnen. Bei bifazialen Modulen ist zusätzlich die Rückseite exponiert, bei Glas-Glas-Modulen mit beidseitigem Natronglas sind beide Flächen Ionenquellen. TOPCon-Zellen mit ihrer dünnen Tunneloxidschicht auf der Rückseite reagieren empfindlich auf Polarisation der Rückseite.

Prüfung und Zertifizierung

Die Prüfnorm ist IEC TS 62804-1, seit Juni 2025 in der Ausgabe 2025, die die Fassung von 2015 ersetzt. Zwei Verfahren sind definiert:

Seit IEC 61215-2:2021 ist der PID-Test als MQT 21 Teil der Typzulassung. Bestanden ist der Test, wenn der Leistungsverlust unter 5 Prozent bleibt und keine sichtbaren Schäden auftreten. Die Zusatzspezifikation IEC TS 62804-1-1:2020 prüft eine weitere PID-Form, die Delamination durch Stromübergang zwischen Erde und Zellkreis.

Die Marktbezeichnung „PID-free” oder „PID-resistent” ist kein geschützter Begriff. Belastbar ist nur ein Prüfbericht eines unabhängigen Labors, etwa Fraunhofer CSP, Fraunhofer ISE, TÜV Rheinland oder PI Berlin, mit Angabe von Spannung, Polarität und Dauer. Für n-Typ-Module muss in beiden Polaritäten geprüft werden. Kiwa PVEL testet in der Reliability Scorecard mit 192 Stunden, also der doppelten Normdauer: 2025 lagen 72 Prozent der geprüften Stücklisten unter 2 Prozent Verlust, einzelne TOPCon- und HJT-Produkte fielen dagegen deutlich durch. Der IEA-PVPS-Bericht T13-30 von 2025 kommt zum selben Schluss: Die PID-Festigkeit hängt von Verkapselung, Glas und Zellpassivierung des konkreten Produkts ab, nicht von der Technologie.

Erkennung im Feld

PID zeigt ein charakteristisches Muster, das es von allgemeiner Degradation unterscheidet:

• Positionsabhängigkeit: Die Module am negativen Stringende (p-Typ) oder positiven Ende (n-Typ) sind am stärksten betroffen, zur Stringmitte hin nimmt der Verlust ab.
• Elektrolumineszenz: Geschädigte Zellen erscheinen dunkel, häufig als Schachbrettmuster, weil Zellen unterschiedlicher Fertigungschargen verschieden empfindlich sind. EL ist die Methode mit der höchsten Aussagekraft.
• Dunkelkennlinie und Hellkennlinie: Bei PID-s sinkt der Parallelwiderstand, die Kennlinie wird im Bereich niedriger Spannung flacher, der Füllfaktor fällt.
• Thermografie: Betroffene Zellen sind unter Last um einige Kelvin wärmer, das Bild ist aber weniger eindeutig als bei Hotspots.
• Monitoring: Strings mit PID bleiben bei schwachem Licht überproportional zurück, weil Shunts bei niedriger Einstrahlung stärker wirken.

Für eine Diagnose genügt meist eine EL-Aufnahme der ersten drei Module jedes Stringendes im Vergleich zur Stringmitte.

Regeneration und Gegenmaßnahmen

Anlagenseitig lässt sich PID durch Verschiebung des Generatorpotenzials verhindern oder rückgängig machen:

Die Regeneration mit Gegenspannung stellt bei PID-s im Frühstadium innerhalb von Wochen bis Monaten einen Großteil der Leistung wieder her. Ist die Zelle bereits korrodiert oder die Verkapselung delaminiert, bleibt der Schaden. PID-p bildet sich unter UV-Bestrahlung teilweise von selbst zurück; im Sommer gemessene Werte können deshalb besser aussehen als im Winter.

Modulseitig ist die Prävention in den vergangenen zehn Jahren Standard geworden: Verkapselungsfolien aus POE oder EVA mit hohem spezifischem Widerstand, Antireflexschichten mit angepasster Zusammensetzung und PID-geprüfte Stücklisten. Das Problem ist damit nicht verschwunden, sondern verlagert: Jede Umstellung auf neue Zelltypen, Glasqualitäten oder Folien öffnet neue Angriffswege, wie die Streuung bei TOPCon und HJT zeigt.

Praxisregeln

• Bei Modulkauf: PID-Prüfbericht nach IEC TS 62804-1 verlangen, bei n-Typ für beide Polaritäten, bei bifazialen Modulen für die Rückseite.
• Bei der Auslegung: Stringlängen nicht über das Nötige hinaus verlängern. 1.500-V-Systeme in Freiflächenanlagen belasten die Module am Stringende doppelt so stark wie 1.000-V-Systeme.
• Im Betrieb: Bei unerklärtem Ertragsrückgang einzelner Strings EL-Aufnahmen der Stringenden anfertigen, bevor Module getauscht werden. Eine PID-Box kostet einen Bruchteil eines Modultauschs.
• Bei Garantiefragen: PID ist ein Materialfehler und fällt unter die Leistungsgarantie, wenn die Anlage nach Herstellervorgaben betrieben wurde. Hersteller verweisen bei fehlender Potenzialverschiebung mitunter auf die Installationsanleitung; das Datenblatt und die Freigabe des Wechselrichters sollten dokumentiert sein.