一、熱斑效應(yīng)
一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽(yáng)電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽(yáng)電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽(yáng)電池組件此時(shí)會(huì)發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽(yáng)電池。有光照的太陽(yáng)電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽(yáng)電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽(yáng)電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。
二、Bypass diode的作用：
當(dāng)電池片出現(xiàn)熱斑效應(yīng)不能發(fā)電時(shí)，起旁路作用，讓其它電池片所產(chǎn)生的電流從二極管流出，使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電，不會(huì)因?yàn)槟骋黄姵仄霈F(xiàn)問(wèn)題而產(chǎn)生發(fā)電電路不通的情況。
二、Bypass diode 選擇原則：
１、耐壓容量為最大反向工作電壓的兩倍；
２、電流容量為最大反向工作電流的兩倍；
３、結(jié)溫溫度應(yīng)高于實(shí)際結(jié)溫溫度；
４、熱阻??；
５、壓降??；
三、實(shí)際結(jié)溫溫度測(cè)量方法：
把組件放在75度烘箱中至熱穩(wěn)定，在二極管中通組件的實(shí)際短路電流，熱穩(wěn)定后（例如1h），測(cè)量二極管的表面溫度，根據(jù)以下公式計(jì)算實(shí)際結(jié)溫： Tj=Tcase + R*U*I
其中R為熱阻系數(shù)，由二極管廠家給出，Tcase是二極管表面溫度（用熱電偶測(cè)出），U是二極管兩端壓降（實(shí)測(cè)值），I為組件短路電流。計(jì)算出的Tj不能超過(guò)二極管規(guī)格書(shū)上的結(jié)溫范圍。
四、旁路二極管對(duì)電路影響示意圖：
當(dāng)電池片正常工作時(shí)，旁路二極管反向截止，對(duì)電路不產(chǎn)生任何作用；若與旁路二極管并聯(lián)的電池片組存在一個(gè)非正常工作的電池片時(shí)，整個(gè)線路電流將由最小電流電池片決定，而電流大小由電池片遮蔽面積決定，若反偏壓高于電池片最小電壓時(shí)，旁路二極管導(dǎo)通，此時(shí)，非正常工作電池片被短路。
五、每個(gè)旁路二極管并聯(lián)電池片數(shù)目的計(jì)算
１、旁路二極管電流容量最小應(yīng)為：Ｉ＝４．７３×２＝８。４６Ａ
２、選用１０ＳＱ０３０型二極管最大返偏電壓為：VRRM=30vＩＡＶ＝１０ＡＶＦ＝０。５５ＶＴＪ＝-５５－２００℃
３、耐壓容量為３０Ⅴ的旁路二極管最多可保護(hù)１２５×１２５電池片數(shù)目為：Ｎ＝３０/（２×０。５１３）≈２９。２４即最多可保護(hù)２９片１２５×１２５電池片；
４、旁路二極管截止?fàn)顟B(tài)時(shí)存在反向電流，即暗電流，一般小于０。２微安；原則上每個(gè)電池片應(yīng)并聯(lián)一個(gè)旁路二極管，以便更好保護(hù)并減少在非正常狀態(tài)下無(wú)效電池片數(shù)目，但因?yàn)榕月范O管價(jià)格成本的影響和暗電流損耗以及工作狀態(tài)下壓降的存在，對(duì)于硅電池，每十五個(gè)電池片可并聯(lián)一個(gè)旁路二極管為最佳。
Bypass diodes are not needed on 12 volt systems， optional on 24 volt， and should always be used on 36 volt or higher systems 遮蔽一個(gè)電池片與遮蔽兩塊電池片各一半的效果不同，所以遮蔽不可避免時(shí)，盡量使遮蔽盡可能多的電池，每個(gè)電池盡可能少的陰影。
為了便于你的理解，這里先舉個(gè)通俗的例子說(shuō)明：假如供電電壓一定為220V時(shí)，若居民用電量增加，例如在用電高峰時(shí)的夏天，各家各戶空調(diào)、冰箱、電扇、電視機(jī)、電燈都開(kāi)啟，電氣線路上的電流就增多，輸電導(dǎo)線上的“電壓降”就增加，使居民用戶的電壓降低到200V以下，用電器在低于額定電壓下的條件就不能正常工作了，甚至空調(diào)打不起來(lái)，電視圖像不穩(wěn)定了。。.。 反之到了重大節(jié)日的深夜，工廠放假，居民睡了，用電量很少，這時(shí)導(dǎo)線里通過(guò)的電流很小，它上面的“電壓降”很小，居民用戶處的電壓就超過(guò)220V，甚至可達(dá)到230V以上，這時(shí)你若起來(lái)開(kāi)燈，由于外加電壓超過(guò)額定電壓甚多，用電器很容易被燒壞，特別是使用時(shí)間比較長(zhǎng)的電燈，有時(shí)燈絲一下就被燒斷了。。.。。 這都是“電壓降”大與小惹的禍?？梢?jiàn)，“電壓降”就是電流通過(guò)線路時(shí)損耗了電力，產(chǎn)生的電壓降落，稱為“電壓降”。
“電壓降”的產(chǎn)生是由于線路中電荷流動(dòng)時(shí)遇到阻力而損耗了電力，造成了電壓降落。二極管的壓也是指的是它的PN結(jié)上的壓降。如正向壓降是由它的正向?qū)▋?nèi)阻決定的，但有一定的曲線，并不是像純電阻一樣的，即使是在導(dǎo)通狀態(tài)下，也不都是一條直線。當(dāng)電源電壓變大時(shí)，電流升高，正向壓降會(huì)相應(yīng)升高一些。而反向壓降在一定范圍內(nèi)基本不變，當(dāng)反向電壓達(dá)到擊穿電壓以后會(huì)突然增大。
二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明二極管的正向特性和反向特性。
1. 正向特性。在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說(shuō)明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。
2. 反向特性。在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過(guò)二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。
在太陽(yáng)能組件上，一塊組件根據(jù)需要會(huì)并聯(lián)若干個(gè)二極管，現(xiàn)在假設(shè)由于某一串電池片由于被遮擋，會(huì)出現(xiàn)熱斑效應(yīng)，此時(shí)該串電池片會(huì)被旁路掉，二極管正向?qū)ǎ硗鈳讉€(gè)電池串仍能夠正常工作。
上述是相當(dāng)資料上的說(shuō)明，現(xiàn)在我有以下問(wèn)題請(qǐng)教各位前輩：
1、假設(shè)被旁路掉的電池片（稱壞串）被完全遮擋，意思就是這個(gè)電池串完全到不起發(fā)電的作用，這個(gè)電池串就相當(dāng)于一個(gè)PN結(jié)靜態(tài)狀態(tài)，此時(shí)P極多空穴，N極多電子，PN結(jié)簿層有一個(gè)自建內(nèi)電場(chǎng)，P側(cè)帶負(fù)電，N側(cè)帶正電，對(duì)外保持電中性，當(dāng)該壞串接入電池組時(shí)，其它電池正常發(fā)電，此時(shí)加在這個(gè)壞串上的兩端的電壓有勢(shì)差，即P極電壓高于N極電壓（我想象的，不知道對(duì)不對(duì)），此時(shí)壞串才有可能作為耗電部件存在，有P向N的正向電流通電，耗電發(fā)熱，直到燒掉該壞串?；诖思僭O(shè)，旁路二極管才起到旁路的作用，由于旁路二極管電阻與壞串相比可以忽略不計(jì)，電流正向?qū)?，二極管相當(dāng)于一要導(dǎo)線把電流從壞串中引流掉，壞串不再工作發(fā)熱。上述理解是否正確，請(qǐng)給于指正。
2、請(qǐng)高手解釋一下，N個(gè)電池片串聯(lián)時(shí)，電壓等于每個(gè)電池片的兩端電壓之和，假設(shè)低電位端電勢(shì)為零，那就是一個(gè)一個(gè)的池片電壓向高處爬升，如果用PN電池片的原理來(lái)解釋，該怎么解釋啊?，F(xiàn)假設(shè)每一塊電池電伏一樣為V第一塊電池片的N極電壓為V0，P端電壓V，那么第二塊電池N端電壓也為V（串聯(lián)），第二塊P端電壓為2V，請(qǐng)解釋一下，第二塊電池的工作原理，假設(shè)不接第三塊了。這個(gè)問(wèn)題很專業(yè)，這里有一點(diǎn)資料不知可否用上旁路二極管常用在光伏電池組件上，用串上并聯(lián)旁路二極管的方法來(lái)減輕熱斑的影響。首先來(lái)看看熱斑的形成原理：被遮擋的電池片不再發(fā)電，自身相當(dāng)于一個(gè)消耗電阻；在其兩端產(chǎn)生S-1 片電池片的方向偏壓，如無(wú)旁路二極管保護(hù)，則組件電流流過(guò)后將產(chǎn)生熱量。組件的正向I-V特性曲線和被遮擋的電池片的反向I-V特性曲線相交出形成的陰影為電池片的最大消耗功率。在太陽(yáng)電池（串）兩端并聯(lián)旁路二極管，旁路二極管開(kāi)始工作，將被遮擋的一串電池片旁路掉，組件電流從旁路二極管流過(guò)，保證組件工作正常，并保護(hù)了被遮擋的電池片不會(huì)被損壞。即使這樣，被旁路掉的那部分電池串中沒(méi)有被遮蓋的電池片也無(wú)法正常發(fā)電，是一種損失。
另外，由于旁路二極管是并聯(lián)方式連接在一串電池片兩端，常態(tài)下二極管處于反向截至狀態(tài)，反向壓降取決于反向壓降約為：0.5N V（一串電池片的數(shù)量N），由二極管反向電流特性知，二極管反偏時(shí)有漏電流經(jīng)過(guò)，此電流很小，一般在微安級(jí)。反向電偏置電壓和溫度對(duì)反向電流的影響。溫度及反向偏置壓降對(duì)IR 的影響；溫度升高使得IR 成倍地升高，同樣，反向壓降的增加可以導(dǎo)致二極管漏電流的增加。所以理想狀態(tài)下是每片電池片加旁路二極管一只，但在實(shí)際應(yīng)用中，沒(méi)有廠家會(huì)這么做，只能是在在滿足組件使用要求的情況下，統(tǒng)籌考慮每個(gè)旁路二極管旁路的太陽(yáng)電池?cái)?shù)量。這樣以來(lái)，對(duì)旁路二極管的性能要求就尤為重要了。
由于大多數(shù)二極管安裝在接線盒內(nèi)，盒內(nèi)受有限的散熱空間及接線盒結(jié)構(gòu)和材料的限制，要求二極管的熱性能一定要好，關(guān)于二極管的熱性能，IEC61215 10.18節(jié)有旁路二極管熱性能試驗(yàn)專門介紹。
熱斑發(fā)生時(shí)，組件電流基本上都流經(jīng)旁路二極管，有電流流過(guò)就會(huì)有熱產(chǎn)生，同時(shí)，由于接線盒內(nèi)的二極管發(fā)熱也對(duì)接線盒提出了要求：接線盒要具備好的耐熱和好的散熱特性。出于對(duì)二極管的熱性能考慮，對(duì)于二極管的選擇，主要參數(shù)要遵循一下幾點(diǎn)：
1、熱阻系數(shù)小越小越好；
2、正向壓降越小越好；
3、正向耐電流越大越好；
4、反向電流越小越好；
5、溫度特性曲線要好；6、
ESD性能要好（參照IEC61000-4-2靜電放電抗擾度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）；
另外，旁路二極管在接線盒內(nèi)的安裝，限于接線盒內(nèi)的空間和環(huán)境，從接線盒方面考慮，主要考慮如何將熱量傳導(dǎo)出去：
1、二極管選擇管腳焊接方式安裝，管腳大面積接觸導(dǎo)熱體散熱效果會(huì)好于點(diǎn)接觸的插裝二極管；
2、接線盒內(nèi)灌灌封膠體，增強(qiáng)散熱性能，此時(shí)，導(dǎo)熱體、密封膠均能夠?qū)ΧO管熱量起到傳到作用。
公司最近在做IEC61730認(rèn)證，認(rèn)證的組件一共有2種：一種是72片單晶硅組件，另一種是72片多晶硅組件。兩種組件都是選用同一種接線盒，接線盒內(nèi)旁路二極管選用的型號(hào)是MBR3045CT。單晶硅組件通過(guò)認(rèn)證所有測(cè)試，組件各部件正常。多晶硅在工廠內(nèi)檢測(cè)，以及初測(cè)時(shí)曲線、電性能參數(shù)均正常。但經(jīng)過(guò)部分測(cè)試后（具體測(cè)試項(xiàng)目，對(duì)方未告之），很多樣品都只有1/3或2/3的功率。返回工廠，去掉灌封膠后發(fā)現(xiàn)二極管有發(fā)黑現(xiàn)象。用萬(wàn)用表檢查二極管發(fā)現(xiàn)其處于導(dǎo)通狀態(tài)，初步判斷是由于二極管損壞導(dǎo)致此次認(rèn)證失敗。我們以往經(jīng)驗(yàn)是二極管工作電流應(yīng)該是組件短路電流的1.5倍以上，此型MBR3045CT二極管工作電流30A，耐壓45V，而多晶硅組件的短路電流最多也不超過(guò)10A。按理來(lái)說(shuō)我們留有的余量很充足，但是為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？我想請(qǐng)問(wèn)各位通過(guò)認(rèn)證，或者對(duì)電子類有經(jīng)驗(yàn)的同仁能否給個(gè)比較明白的解釋？到底是我們選用的二極管不對(duì)，還是我們組件有什么問(wèn)題？在做認(rèn)證的同時(shí)我們還要注意些其他的什么事項(xiàng)？勞煩各位指教了～！
聯(lián)系客服
