Maximum Power Point

Verschiebung des MPP mit sich ändernder Bestrahlungsstärke sowie Strom und Leistung im Bezug zur Spannung

Der Maximum Power Point (oder kurz MPP) ist der Punkt des Strom-Spannungs-Diagramms einer Solarzelle, an dem die größte Leistung entnommen werden kann, d.h. der Punkt, an welchem das Produkt von Strom und Spannung sein Maximum hat. Er ist nicht konstant, sondern hängt von der Bestrahlungsstärke, der Temperatur und dem Typ der Solarzellen ab.

Darstellung als Diodenkennlinie

Kennlinie zur Teilbeschattung zwei in Reihe geschalteter Module

Definitionen

Das Strom-Spannungsdiagramm wird typischerweise so aufgetragen, dass die technische Stromrichtung des gemessenen Stroms in Sperrrichtung der Solarzelle zeigt. Der Strom wird damit bei Beleuchtung, im Gegensatz zur klassischen Diodenkennlinie, positiv aufgetragen.

Das Verhältnis zwischen der maximalen Leistung P_MPP der Solarzelle am Maximum Power Point und dem Produkt aus Leerlaufspannung (U_OC) und Kurzschlussstrom (I_SC) wird Füllfaktor FF genannt:

$FF = \frac{\rm P_{MPP}}{U_{\rm OC}\cdot I_{\rm SC}}$

Abhängigkeit von der einfallenden Strahlung und der Temperatur

Bei steigender Bestrahlung steigt der Strom annähernd proportional, die Leistung nimmt deutlich zu. Die Spannung ändert sich dabei kaum. Bei steigender Temperatur fällt die Spannung, so dass die Leistung sinkt (Typisch: -0,45 %/K für kristalline Siliziumzellen), der Strom ändert sich hier kaum.

Technische Lösungen

Damit eine Solarzelle oder ein Solargenerator immer am MPP operiert, regelt üblicherweise ein sogenannter MPP-Tracker (MPPT) die Spannung auf den benötigten Wert. Dieser variiert hierzu den entnommenen Strom um einen kleinen Betrag, errechnet jeweils das Produkt aus Strom und Spannung, und stellt den Stromwert in Richtung höherer Leistung nach. Dieses iterative Verfahren führt ein Mikroprozessor ständig aus, sodass auch bei wechselnden Bestrahlungsverhältnissen (Faktor >10 zwischen bewölktem Himmel und Sonne) immer ein Betrieb im maximalen Leistungspunkt vorliegt.

Teilbeschattung eines Solarzellenstrings führt zu Einbußen bei der maximal entnehmbaren Leistung. Daher existieren Lösungen, die den MPP-Tracker in jedes einzelne Solarmodul integrieren.