可避免光伏電池板熱斑效應(yīng)的旁路二極管的作用和選擇

為了避免光伏電池板產(chǎn)生熱斑效應(yīng)，一般在太陽(yáng)電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極管。本文介紹了旁路二極管的選擇，包括耐壓、最大偏壓、反向電流等。

熱斑效應(yīng)

電池板是光伏發(fā)電的動(dòng)力源，應(yīng)用中時(shí)常會(huì)受到障礙物的遮擋。這是非常有害的，如果某個(gè)串聯(lián)支路中的電池板被遮蔽，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他太陽(yáng)電池板所產(chǎn)生的能量并發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。

在太陽(yáng)電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)旁路二極管的電路圖

熱斑效應(yīng)嚴(yán)重破壞太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率，消耗有光照的太陽(yáng)電池所產(chǎn)生的能量，降低電池組件的壽命。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。

旁路二極管的作用

在電池片出現(xiàn)熱斑效應(yīng)時(shí)，旁路二極管讓其它電池片所產(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)問題而產(chǎn)生發(fā)電電路不通的情況。這分兩種情形：

圖解旁路二極管的作用

（1）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。

（2）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。

旁路二極管的選擇

選擇原則旁路二極管時(shí)，應(yīng)注意一些基本原則：耐壓容量為最大反向工作電壓的兩倍、電流容量為最大反向工作電流的兩倍、結(jié)溫溫度應(yīng)高于實(shí)際結(jié)溫溫度、熱阻小、壓降小。以10SQ030肖特基二極管為例：

電流容量最小應(yīng)為：I=4.73×2=8.46A。

最大反偏電壓為：VRRM=30vIAV=10AVF=0.55V，TJ=-55-200℃。

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。

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。

旁路二極管實(shí)物展示圖

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15個(gè)電池片可并聯(lián)一個(gè)旁路二極管為最佳。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于遮蔽一個(gè)電池片與遮蔽兩塊電池片各一半的效果不同，所以當(dāng)遮蔽不可避免時(shí)，可通過設(shè)計(jì)讓一定面積的遮蔽覆蓋盡可能多的電池?cái)?shù)量，把每個(gè)電池上的陰影面積盡可能減少，這樣就可以降低熱斑效應(yīng)，提高光伏電池板的發(fā)光效率。

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