Einführung
Der Kurzschlussstrom, auch im Fachjargon als Isc bezeichnet, ist ein zentraler Begriff in der Elektrotechnik und Photovoltaik. Damit ist der maximale Strom gemeint, der eine Photovoltaik-Zelle oder -Modul unter Standard-Testbedingungen (STC) erzeugen kann, wenn ein Kurzschluss oder „Zero-Voltage-Condition“ vorliegt. In diesem Zustand fließen die Elektronen direkt von der negativen zur positiven Seite des Solarzellenkreislaufs, anstatt Arbeit – oder in diesem Fall Elektrizität – zu verrichten.
Bezug zur Solarenergie und Photovoltaik
In der Photovoltaik spielt der Kurzschlussstrom eine entscheidende Rolle, da er einer der Faktoren ist, welche die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Solarzellen und Solarmodulen bewerten. Er ist nicht feststehend, sondern kann sich je nach Lichteinstrahlung ändern. Je höher die Lichteinstrahlung bzw. die Sonneneinstrahlung, desto höher ist auch der Kurzschlussstrom, da mehr Photonen zur Verfügung stehen, um Elektronen freizusetzen.
Zusammenhang mit anderen Fachbegriffen
Der Kurzschlussstrom ist eng mit dem Begriff der Leerlaufspannung (Voc) verbunden. Beide Werte stellen gemeinsam die Eckpunkte der I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie) dar, die das charakteristische Verhalten eines Solarmoduls oder einer Solarzelle beschreibt.
Neben dem Kurzschlussstrom und der Leerlaufspannung gehören noch der MPP (Maximum Power Point, Punkt maximaler Leistung) und die Füllfaktor (FF, das Verhältnis von MPP-Leistung zur theoretischen Leistung bei Isc und Voc) zu den Häufig genutzten Parameter, um die Qualität und Leistungsfähigkeit von Solarzellen zu bestimmen.
Kurzschlussstrom in der Anwendung
Photovoltaik-Wechselrichter verwenden den gemessenen Kurzschlussstrom und Leerlaufspannung, um den optimalen Arbeitspunkt (MPP) zu finden und die Energieausbeute einer PV-Anlage zu maximieren.
Es ist auch entscheidend für die Sicherheit von Photovoltaik-Systemen. Eine Überlastung, die durch einen zu hohen Kurzschlussstrom verursacht wird, kann beispielsweise zu einem Brand führen. Daher muss bei der Berechnung und Auswahl der Komponenten eines PV-Systems immer der höchstmögliche Kurzschlussstrom, unter Berücksichtigung verschiedener Einflussfaktoren wie Temperatur und Sonnenstärke, berücksichtigt werden.