Ein Schornstein, eine Satellitenschüssel oder der Ast vom Nachbarbaum: Schon ein schmaler Schatten kann die Leistung eines Solarmoduls deutlich stärker drücken, als seine Fläche vermuten lässt. Warum das so ist und mit welchen Mitteln Module und Wechselrichter gegensteuern, erklären wir in diesem Beitrag – von der Bypass-Diode in der Anschlussdose bis zum MPP-Tracker im Wechselrichter.
Warum ein kleiner Schatten so viel ausmacht
Ein Solarmodul besteht aus vielen einzelnen Solarzellen, die in Reihe geschaltet sind – also hintereinander wie die Glieder einer Kette. In einer Reihenschaltung fließt durch jede Zelle derselbe Strom. Das hat eine unangenehme Folge: Die Zelle, die am wenigsten Licht bekommt, bestimmt, wie viel Strom die ganze Kette liefern kann.
Man kann sich das wie einen Gartenschlauch vorstellen, auf den jemand an einer Stelle tritt. Egal, wie viel Wasser am Anfang hineingedrückt wird – am Ende kommt nur so viel heraus, wie durch die engste Stelle passt. Bei einer Solarzelle hängt der Strom fast direkt von der Lichtmenge ab. Liegt eine Zelle im Schatten und bekommt nur noch ein Drittel des Lichts, könnte ohne Gegenmaßnahme die ganze Zellkette nur noch rund ein Drittel ihres Stroms liefern.
Dazu kommt ein zweites Problem: Die übrigen, voll beschienenen Zellen „drücken“ weiter Strom in die Kette. Die verschattete Zelle wird dadurch in Gegenrichtung betrieben – sie erzeugt keinen Strom mehr, sondern nimmt Leistung auf und setzt sie in Wärme um.
Der Hot-Spot: Wenn eine Zelle zur Heizplatte wird
Diese lokale Erwärmung nennt man Hot-Spot (englisch für „heißer Fleck“). Im harmlosen Fall kostet sie nur Ertrag. Im ungünstigen Fall wird die Zelle so heiß, dass das Material um sie herum – Einbettfolie, Rückseitenfolie – auf Dauer Schaden nimmt. Deshalb gehört zu den Typprüfungen, die kristalline Module nach der internationalen Norm IEC 61215 bestehen müssen, auch ein eigener Hot-Spot-Dauertest.
Damit es gar nicht erst so weit kommt, haben praktisch alle heutigen Module ein eingebautes Sicherheitsventil: die Bypass-Diode.
Kurz erklärt: Bypass-Diode
Eine Diode ist ein elektronisches Bauteil, das Strom nur in eine Richtung durchlässt – wie ein Rückschlagventil in einer Wasserleitung. Eine Bypass-Diode („Umgehungs-Diode“) ist parallel zu einer Gruppe von Solarzellen geschaltet. Solange alle Zellen der Gruppe genug Licht bekommen, sperrt sie und tut nichts. Wird eine Zelle der Gruppe verschattet, öffnet die Diode und leitet den Strom an der ganzen Gruppe vorbei. Die Bypass-Dioden sitzen meist in der Anschlussdose auf der Rückseite des Moduls.
Wie Bypass-Dioden ein Modul in Abschnitte teilen
Ein typisches Modul für Hausdächer hat drei Bypass-Dioden. Jede schützt ungefähr ein Drittel der Zellen, einen sogenannten Zellstrang (auch Substring genannt). Wird eine Zelle in einem dieser Stränge verschattet, passiert Folgendes:
- Die Spannung über dem betroffenen Strang kippt, die zugehörige Diode wird leitend.
- Der Strom der beiden gesunden Stränge fließt an dem verschatteten Strang vorbei, statt ihn mit Gewalt durchzudrücken.
- An der leitenden Diode fallen nur wenige Zehntel Volt ab (in einer Untersuchung des Fraunhofer ISE wird mit rund 0,4 Volt gerechnet). Die verschattete Zelle wird dadurch entlastet, ein Hot-Spot wird weitgehend verhindert.
- Das Modul liefert weiter Strom, allerdings mit etwa einem Drittel weniger Spannung – und damit rund einem Drittel weniger Leistung.
Wichtig zu verstehen: Für die Diode ist es fast egal, ob nur eine Zelle im Strang verschattet ist oder alle zwanzig. Sobald eine einzige Zelle den Strom nicht mehr mittragen kann, wird oft der ganze Abschnitt überbrückt. Ein herabgefallenes Blatt kann also kurzzeitig ein Drittel eines Moduls „abschalten“.
Halbzellen-Module: Verschattung halb so schlimm?
Die meisten heute verbauten Module sind sogenannte Halbzellen-Module. Dabei werden die Solarzellen in der Mitte geteilt, sodass etwa 120 statt 60 Zellen im Modul stecken. Die obere und die untere Modulhälfte bilden jeweils eigene Zellstränge, die parallel geschaltet sind. Wegen der Form der Verschaltung spricht man auch vom „Schmetterlings-Layout“; die drei Bypass-Dioden sitzen dann meist in der Modulmitte.
Der Vorteil zeigt sich bei Schatten, der von unten ins Modul läuft – etwa von der vorderen Modulreihe oder einer Dachkante. Ein Rechenbeispiel einer australischen Fachschule für Solartechnik (GSES) zeigt: Ist die untere Modulhälfte vollständig verschattet, liefert ein klassisches Vollzellen-Modul praktisch nichts mehr, während das Halbzellen-Modul noch etwa die Hälfte seiner Leistung abgibt, weil die obere Hälfte unabhängig weiterarbeitet.
Eine Simulationsstudie des Fraunhofer ISE, vorgestellt als Konferenzbeitrag auf der europäischen Photovoltaik-Konferenz EU PVSEC 2021, hat verschiedene Modulverschaltungen systematisch verglichen. Das Halbzellen-Layout war dort bei rechteckigen Schatten mehr als doppelt so „schattentolerant“ wie das klassische Layout. Noch besser schnitten Schindel-Module (englisch „shingled“, die Zellstreifen überlappen sich wie Dachziegel) ab. Solche Simulationen beschreiben allerdings typische Schattenformen, keine konkrete Dachsituation.
Der zweite Schutz sitzt im Wechselrichter: das MPP-Tracking
Bypass-Dioden schützen das Modul. Damit aber auch möglichst viel Leistung im Haus ankommt, muss der Wechselrichter die Module am richtigen Arbeitspunkt betreiben. Diesen Punkt nennt man MPP – „Maximum Power Point“, also der Punkt maximaler Leistung.
Ein Solarmodul liefert bei sehr niedriger Spannung viel Strom, bei hoher Spannung wenig Strom. Die Leistung ist das Produkt aus beidem und hat irgendwo dazwischen ein Maximum. Wo genau, verschiebt sich ständig mit Licht und Temperatur. Der MPP-Tracker (zu Deutsch etwa „Punkt-Verfolger“) im Wechselrichter verändert deshalb laufend in kleinen Schritten die Spannung und prüft, ob die Leistung steigt oder fällt. Steigt sie, geht er weiter in diese Richtung, fällt sie, kehrt er um. So tastet er sich an den Gipfel heran.
Zwei Gipfel – und der falsche wird gefunden
Ohne Schatten hat die Leistungskurve genau einen Gipfel, und das Herantasten funktioniert zuverlässig. Sobald aber Bypass-Dioden aktiv werden, bekommt die Kurve mehrere Gipfel. Im Diagramm unten ist ein Drittel des Moduls verschattet: Es gibt nun ein Maximum bei niedrigerer Spannung (der verschattete Strang ist überbrückt, die anderen beiden liefern ihren vollen Strom) und eines bei höherer Spannung (alle Stränge arbeiten, aber nur mit dem kleinen Strom der verschatteten Zelle).
Das Problem: Ein Tracker, der sich nur schrittweise herantastet, merkt nicht, dass es woanders einen höheren Gipfel gibt. Er kann auf dem kleinen Gipfel – dem lokalen Maximum – sitzen bleiben, obwohl am globalen Maximum deutlich mehr zu holen wäre. Im Beispiel wäre das ein Unterschied von rund 115 zu 230 Watt.
Die Lösung: regelmäßig die ganze Kurve abfahren
Moderne Wechselrichter haben deshalb einen globalen MPP-Scan. Dabei fahren sie in Abständen den gesamten Spannungsbereich ab, merken sich, wo die Leistung am höchsten war, und arbeiten dann dort weiter. Während des Scans kann die Leistung kurz schwanken; deshalb wird er nicht ständig, sondern in Intervallen durchgeführt.
Bei den Hybrid-Wechselrichtern von SolaX, die wir verbauen, heißt diese Funktion GMPPT. Laut SolaX-Wissensdatenbank lässt sie sich für jeden MPP-Tracker einzeln einstellen:
| Einstellung | Scan-Intervall | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| Off | kein globaler Scan | unverschattete Dachflächen |
| Low | alle 4 Stunden | geringe, feste Verschattung |
| Middle | alle 3 Stunden | mittlere Verschattung |
| High | jede Stunde | Schatten, der im Tagesverlauf wandert |
Ein Scan dauert nach Herstellerangabe pro PV-Eingang weniger als eine Minute. Hat ein Gerät mehrere MPP-Tracker, laufen die Scans nacheinander. Die Funktion ist für feste Verschattung gedacht – also Schornstein, Gaube oder Baum. Ziehende Wolken optimiert sie bewusst nicht, denn die ändern sich schneller, als ein Scan sinnvoll wäre. Die Einstellung lässt sich auch aus der Ferne über die SolaXCloud ändern.
Mehrere MPP-Tracker: Schatten gar nicht erst mischen
Noch wirksamer, als den richtigen Gipfel zu finden, ist es, unterschiedlich beschienene Module gar nicht erst in dieselbe Kette zu hängen. Dafür haben Wechselrichter mehrere MPP-Tracker, also mehrere voneinander unabhängige Eingänge. Jeder sucht seinen eigenen optimalen Arbeitspunkt.
Bei der Planung bedeutet das zum Beispiel:
- Ost- und Westdach kommen an getrennte Tracker, weil sie zu verschiedenen Tageszeiten Sonne bekommen.
- Module, die morgens im Schatten eines Schornsteins liegen, werden möglichst zu einem eigenen Strang zusammengefasst, statt sie über das ganze Dach zu verteilen.
- Module mit unterschiedlicher Ausrichtung oder Neigung werden nicht in einem Strang gemischt.
Unsere Hybrid-Wechselrichter bieten je nach Serie zwei bis drei MPP-Tracker, beim SolaX X3-IES-P beispielsweise bis zu drei. Einen Überblick über die Geräte finden Sie auf unserer Seite zu den SolaX-Wechselrichtern.
Woher Schatten auf dem Dach kommt
Nicht jeder Schatten fällt sofort auf. Typische Quellen sind:
- Bauteile auf dem Dach: Schornsteine, Lüftungsrohre, Gauben, Antennen, Satellitenschüsseln, Blitzableiter.
- Umgebung: Bäume (die weiter wachsen), Nachbargebäude, Strommasten.
- Jahreszeit: Im Winter steht die Sonne in Norddeutschland sehr flach. Schatten, die im Sommer keine Rolle spielen, werden dann mehrfach so lang.
- Verschmutzung: Laub, Vogelkot oder Schnee am unteren Modulrand wirken wie ein Schatten auf einzelne Zellen.
Was bedeutet das für Sie?
Verschattung ist kein Ausschlusskriterium für eine PV-Anlage, aber sie gehört von Anfang an in die Planung. Daraus ergeben sich einige praktische Punkte:
| Maßnahme | Was sie bewirkt | Wann sie greift |
|---|---|---|
| Schattenanalyse vor der Planung | zeigt, welche Dachbereiche wann verschattet sind | vor dem Bau |
| Stark verschattete Flächen auslassen | vermeidet Module, die kaum Ertrag bringen | bei der Belegung |
| Strangaufteilung auf mehrere MPP-Tracker | verschattete Module bremsen die anderen nicht | bei der Verschaltung |
| Halbzellen-Module, passende Einbaulage | Schatten von unten trifft nur eine Modulhälfte | bei Modulwahl und Montage |
| Globaler MPP-Scan (bei SolaX: GMPPT) | Wechselrichter findet den höchsten Gipfel | im laufenden Betrieb |
Wenn Sie bereits eine Anlage haben, lohnt ein Blick in die Ertragsdaten: Fällt die Leistung an sonnigen Tagen zu bestimmten Uhrzeiten auffällig ab, obwohl der Himmel klar ist, kann eine feste Verschattung der Grund sein. Dann ist zu prüfen, ob die Strangaufteilung passt und ob ein globaler MPP-Scan aktiviert ist. Bleibt die Leistung eines Moduls dauerhaft um etwa ein Drittel zurück, auch ohne Schatten, kann auch eine defekte Bypass-Diode dahinterstecken – das sollte ein Fachbetrieb messen, etwa per Kennlinienmessung oder Wärmebildkamera.
Für Sonderfälle mit sehr wechselhafter Verschattung gibt es außerdem Elektronik, die jedes Modul einzeln regelt. Ob sich dieser Mehraufwand lohnt, hängt stark vom einzelnen Dach ab und ist im Einzelfall zu prüfen; bei den meisten Einfamilienhäusern genügen eine durchdachte Belegung, mehrere MPP-Tracker und ein globaler MPP-Scan.
Sie möchten wissen, wie viel Ihr Dach trotz Schornstein oder Baum liefern kann? Bei einem unverbindlichen Angebot berücksichtigen wir die Verschattung bereits in der Planung.
Quellen
- Bypass Diodes. PVEducation (Lehrangebot zur Photovoltaik, C. Honsberg / S. Bowden), abgerufen am 12.10.2026: pveducation.org
- N. Klasen, F. Lux, J. Weber u. a.: Quantitative Evaluation of the Shading Resilience of PV Modules. Konferenzbeitrag (nicht im Journal begutachtet), 38th EU PVSEC 2021, Fraunhofer ISE: ise.fraunhofer.de (PDF)
- How do half-cut solar cells work while shaded? GSES (Global Sustainable Energy Solutions), Fachartikel: gses.com.au
- GMPPT (Global MPPT Scan) – Funktionsbeschreibung und Einstellungen. SolaX Power Wissensdatenbank, abgerufen am 12.10.2026: kb.solaxpower.com
- IEC 61215-2: Terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval, Prüfung MQT 09 (Hot-Spot-Dauertest). International Electrotechnical Commission.
- SolaX-Wechselrichter. PVPOWER.ME: pvpower.me