Optivolt baut die Leistungselektronik im Solarmodul um

Ein Bauteil in der Anschlussdose verschiebt Strom zwischen den Zellgruppen eines Moduls, statt schwache Gruppen abzuschalten. Für diese Leistungselektronik im Solarmodul hat Optivolt 32 Millionen Dollar eingesammelt. Gemessen hat den Mehrertrag bislang nur das Unternehmen.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 7 Min. LESEN

Das Bauteil heißt Power Balancer und steckt im Modul, nicht daneben. Auf der Rückseite ersetzt es die Bypass-Dioden, also die Schutzschalter, die eine verschattete Zellgruppe aus dem Stromkreis nehmen. Statt abzuschalten, verteilt der Power Balancer die Energie zwischen den Zellgruppen um. Starke Gruppen tragen schwache mit. Dazu bringt das Bauteil Schnellabschaltung und Überwachung mit, womit laut Optivolt separate Optimierer, Mikrowechselrichter und Schnellabschalter entfallen.

Neun Jahre hat das Cleantech-Unternehmen aus San Francisco daran entwickelt, nach eigenen Angaben sind mehr als 20.000 Module damit ausgeliefert. VXI Capital führt die Serie-A-Runde an, ein neuer Hardtech-Fonds; die 32 Millionen Dollar entsprechen gut 28 Millionen Euro. Als Einzelinvestoren beteiligen sich Paul Nahi, Gründungs-Chef von Enphase, und Tom Werner, früherer Chef von SunPower. Insgesamt hat Optivolt damit 42 Millionen Dollar aufgenommen, das Geld geht in den Ausbau der Produktion.

Bei SunPower habe man drei Jahrzehnte daran gearbeitet, wie effizient ein Modul Sonnenlicht in Strom verwandelt, sagt Werner. Optivolt gehe die andere Hälfte des Problems an, nämlich wie viel Energie ein Modul unter realen Bedingungen tatsächlich liefert. Gründer und Chef Rohit Kalyanpur sagt, das Modul reagiere auf die tatsächlichen Bedingungen auf der Erde statt auf die idealen eines Labors. Wie weit Laborwert und Dachwirklichkeit auseinanderliegen, zeigt schon der Temperaturkoeffizient an heißen Tagen.

Ein Drittel der Modulleistung hängt an einer einzigen Zelle

Die Zellen eines Moduls sind in Serie verschaltet. Der schwächste Teil begrenzt den Strom des ganzen Strangs. Ein üblicher Modultyp mit 108 Halbzellen ist in drei Zellstränge geteilt, jeder mit einer eigenen Bypass-Diode. Verschattet ein Blatt, ein Schornstein oder Vogelkot eine einzige Zelle, nimmt die Diode den gesamten Strang aus der Produktion. Mehr als ein Drittel der Modulleistung fällt dann wegen einer Zelle weg.

Bleibt die Verschattung leicht, löst die Diode nicht aus. Dann zieht die schwache Zelle ihren Strang herunter und wird selbst zum Verbraucher. Sie heizt sich auf. In Hotspot-Tests werden an solchen Zellen rund 200 Grad gemessen, so eine Branchendarstellung zu Optivolt im Magazin Arena. Das gefährdet die Zelle und die Verkapselung, im Extremfall droht Brand.

Optivolt lässt nur die Differenz durch die Elektronik laufen

Das Verfahren dahinter trägt in der Forschung den Namen Differential Power Processing, auf Deutsch die Verarbeitung der Leistungsdifferenz. Hochschulen untersuchen es seit rund 15 Jahren, in den USA unter anderem die Gruppe um Robert Pilawa-Podgurski und Arbeitsgruppen in Princeton. Eine Übersichtsarbeit zu Submodul-Leistungselektronik in Photovoltaikanlagen fasst das Feld seit 2017 zusammen.

Der Clou steckt in der Strommenge, die durch die Elektronik läuft. Ein Wandler, der die volle Modulleistung umsetzt, frisst an jedem Watt mit. Die Differenzverarbeitung greift nur den Unterschied zwischen den Zellgruppen ab. Weil der Wandler damit oft nur wenige Prozent der Leistung anfasst, kosten seine Verluste kaum etwas. Die vom Unternehmen genannten 99,4 Prozent Wandlungswirkungsgrad sind auf diesem Weg physikalisch plausibel.

Optimierer von SolarEdge oder Tigo und Mikrowechselrichter von Enphase arbeiten am Modulausgang. Sie bestimmen, wie viel Leistung sie einem Modul abnehmen, können Energie aber nicht zwischen den Zellgruppen verschieben. Darin unterscheidet sich die Leistungselektronik im Solarmodul von der Elektronik daneben. Die Physik dazu ist seit Jahren bekannt; es fehlt ein Serienbauteil, das in großen Stückzahlen Jahrzehnte im Modul überlebt. Das größte Hindernis ist Wärme, weshalb Optivolt Entwickler geholt hat, die Leistungssysteme für Satelliten entworfen haben.

Sechsmal mehr Leistung misst nur das Unternehmen selbst

In firmeneigenen Tests hätten Module mit dem Bauteil bis zu sechsmal so viel Leistung gebracht wie Module mit angeschraubten Optimierern. Das teilt Optivolt mit, „unter definierten Verschattungsszenarien". Welche Szenarien das waren, steht nicht in der Mitteilung. Ein Effizienzgewinn ist der Wert ausdrücklich nicht. In unverschatteter Sonne ändert das Bauteil am Wirkungsgrad des Moduls nichts.

Dasselbe Unternehmen nennt an anderer Stelle andere Hausnummern. In seinem Eintrag zu US-Förderprogrammen ist von bis zu 60-mal mehr Leistung unter verschatteten und nicht idealen Bedingungen die Rede. In derselben Quelle legen Felddaten aus Prototypen für ein typisches verschattetes Wohnhausdach einen Jahresertragsgewinn von 20 bis 30 Prozent nahe. Die Spreizung zwischen 20 Prozent und 6.000 Prozent beschreibt keine verschiedenen Produkte, sondern verschiedene Vergleichsbedingungen.

Wirtschaftlich rechnen lässt sich nur mit der kleinen Zahl, weil allein sie als Jahresertrag formuliert ist. Ein Szenariowert sagt, was unter einer gewählten Verschattung passiert, ein Jahresertrag sagt, was über zwölf Monate auf dem Dach ankommt. Eine unabhängige Messung des Mehrertrags durch ein Prüfinstitut ist nicht bekannt. Die vorliegenden UL-Zertifikate und die 19 erteilten Patente belegen Sicherheit und Neuheit, keinen Mehrertrag.

Maxim verbaute dieselbe Idee schon einmal in Jinko-Modulen

Das Fachmagazin Photon ordnet den Power Balancer als Gleichstrom-Optimierer auf Zellstring-Ebene ein und nennt ihn mit dem Cell-String-Optimizer von Maxim Integrated vergleichbar. Maxim, heute Teil von Analog Devices, brachte diese Chips Mitte der 2010er-Jahre heraus. Sie ersetzten die Bypass-Dioden und optimierten jeden Zellstrang einzeln. Ein Modul mit 60 Zellen war dafür in drei Stränge mit je 20 Zellen geteilt. Beworben wurde die Technik mit bis zu 30 Prozent mehr Leistung, zu Kosten von unter 20 Dollar pro Modul.

Der Preis dafür war die fehlende Kommunikation pro Modul, also keine Einzelüberwachung. Jinko verkaufte die Chips in den Modulreihen Eagle MX und Cheetah MX, Trina Solar zeigte ein zertifiziertes Modul. Eine Kinderkrankheit ist dokumentiert: Module der ersten Generation störten in Australien den Fernsehempfang, ein Installateur berichtete von sieben von 27 Anlagen. Jinko kündigte eine zweite Generation an, die erste war später nicht mehr verfügbar. Am Markt durchgesetzt hat sich die Technik nicht.

Ob sich Elektronik im Modul rechnet, hängt deshalb am Preis des Bauteils. Den nennt Optivolt nicht. Gegenüber steht der einfache Weg, bei weiter fallenden Modulpreisen ein Modul mehr aufs Dach zu legen. Die 20 bis 30 Prozent Jahresertrag müssen den Aufpreis gegen genau diese Alternative verdienen.

Fraunhofer und AESOLAR lösen dasselbe Problem anders

Die Leistungselektronik im Solarmodul zielt auf ein Problem, das in Europa größer ausfällt als in den USA. Hier sitzen Anlagen auf kleinteiligen, steilen Dächern, zwischen Gauben, Schornsteinen, Nachbargebäuden und Bäumen. Bei Balkonkraftwerken wandert der Schatten von Brüstungen und Fassaden über den Tag.

Im Projekt SegmentPV entwickelten AESOLAR Energy und das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP ein segmentiertes, hotspotfreies Modulkonzept mit integrierten Bypass-Dioden. Die Arbeit lief von Mai 2023 bis September 2025, gefördert mit knapp 470.000 Euro. In bestimmten Teilverschattungsszenarien erreichte das Modul laut Messungen und Simulationen des Projekts bis zu 80 Prozent mehr Leistung als ein vergleichbares Standardmodul. Unter dem Namen ShadeStar zeigte AESOLAR das Produkt im Juni 2026 auf der Intersolar Europe.

AESOLAR und Fraunhofer segmentieren das Modul geschickter und schützen es mit Dioden, Optivolt verschiebt Energie aktiv. Der europäische Weg braucht weniger Elektronik und kann weniger. Aktive Elektronik am Modul baut in Europa ohnehin schon Solarnative mit seinen Mini-Wechselrichtern.

Ein Teil des Werteversprechens zieht hier schwächer. In den USA verlangt der National Electrical Code eine Schnellabschaltung auf Modulebene, also das Abschalten der Gleichspannung direkt am Panel für die Feuerwehr. Deshalb sitzt dort auf vielen Dächern ohnehin Elektronik, deren Aufgabe das Bauteil mit übernimmt. In Deutschland ist eine Schnellabschaltung auf Modulebene nicht vorgeschrieben, der eingesparte Abschalter also kein Argument.

Die harte Grenze zieht die Fertigung. Ein Bauteil im Modul kommt nur auf europäische Dächer, wenn Modulhersteller es einbauen, und die Modulfertigung liegt praktisch vollständig in China. Genau diesen Weg ging Maxim über Jinko und Trina. Mehr Intelligenz im Modul heißt auch mehr aus der Ferne erreichbare Elektronik auf dem Dach, über die Europa bei Hochrisiko-Wechselrichtern gerade streitet. Näher liegt der zweite Ansatzpunkt neben dem Wohnhausdach: Freiflächenanlagen, wo Verschmutzung, Reihenverschattung und ungleiche Alterung zusammenkommen.

QUELLEN

Optivolt: Pressemitteilung „Optivolt Raises $32M to Build the Brain for Solar Panels of the Future", Business Wire, 21.10.2026.
US-Energieministerium: Recovering Series Shading Losses with Differential Power Processing, Office of Scientific and Technical Information.
PV Tech: Maxim's analog IC integrated cell-string optimizer replaces bypass diode.

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