可避免光伏電池板熱斑效應的旁路二極管的作用和選擇

為了避免光伏電池板產生熱斑效應，一般在太陽電池組件的正負極間并聯一個旁路二極管。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

電池板是光伏發電的動力源，應用中時常會受到障礙物的遮擋。這是非常有害的，如果某個串聯支路中的電池板被遮蔽，將被當作負載消耗其他太陽電池板所產生的能量并發熱，這就是熱斑效應。

在太陽電池組件的正負極間并聯旁路二極管的電路圖

熱斑效應嚴重破壞太陽能電池的發電效率，消耗有光照的太陽電池所產生的能量，降低電池組件的壽命。為了防止太陽電池由于熱斑效應而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間并聯一個旁路二極管，以避免光照組件所產生的能量被受遮蔽的組件所消耗。

旁路二極管的作用

在電池片出現熱斑效應時，旁路二極管讓其它電池片所產生的電流從二極管流出，使太陽能發電系統繼續發電，不會因為某一片電池片出現問題而產生發電電路不通的情況。這分兩種情形：

圖解旁路二極管的作用

（1）當電池片正常工作時，旁路二極管反向截止，對電路不產生任何作用。

（2）若與旁路二極管并聯的電池片組存在一個非正常工作的電池片時，整個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，旁路二極管導通，此時，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，應注意一些基本原則：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、結溫溫度應高于實際結溫溫度、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125×125電池片數目為：N=30/(2×0.513)≈29.24，即最多可保護29片125×125電池片。

旁路二極管截止狀態時存在反向電流，即暗電流，一般小于0.2微安。

旁路二極管實物展示圖

原則上，每個電池片應并聯一個旁路二極管，以便更好保護并減少在非正常狀態下無效電池片數目，但因為旁路二極管價格成本的影響和暗電流損耗以及工作狀態下壓降的存在，對于硅電池，每15個電池片可并聯一個旁路二極管為最佳。

在實際應用中，由于遮蔽一個電池片與遮蔽兩塊電池片各一半的效果不同，所以當遮蔽不可避免時，可通過設計讓一定面積的遮蔽覆蓋盡可能多的電池數量，把每個電池上的陰影面積盡可能減少，這樣就可以降低熱斑效應，提高光伏電池板的發光效率。

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