一、熱斑效應(yīng)

一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當(dāng)作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管，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，起旁路作用，讓其它電池片所產(chǎn)生的電流從二極管流出，使太陽能發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電，不會因為某一片電池片出現(xiàn)問題而產(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)高于實際結(jié)溫溫度；

４、熱阻小；

５、壓降小；

三、實際結(jié)溫溫度測量方法：

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際短路電流，熱穩(wěn)定后（例如1h），測量二極管的表面溫度，根據(jù)以下公式計算實際結(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（用熱電偶測出），U是二極管兩端壓降（實測值），I為組件短路電流。計算出的Tj不能超過二極管規(guī)格書上的結(jié)溫范圍。

四、旁路二極管對電路影響示意圖：

當(dāng)電池片正常工作時，旁路二極管反向截止，對電路不產(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(dǎo)通，此時，非正常工作電池片被短路。

五、每個旁路二極管并聯(lián)電池片數(shù)目的計算

１、旁路二極管電流容量最小應(yīng)為：Ｉ＝４．７３&TImes;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１２５&TImes;１２５電池片數(shù)目為：Ｎ＝３０/（２&TImes;０。５１３）≈２９。２４即最多可保護２９片１２５&TImes;１２５電池片；

４、旁路二極管截止?fàn)顟B(tài)時存在反向電流，即暗電流，一般小于０。２微安；原則上每個電池片應(yīng)并聯(lián)一個旁路二極管，以便更好保護并減少在非正常狀態(tài)下無效電池片數(shù)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(tài)下壓降的存在，對于硅電池，每十五個電池片可并聯(lián)一個旁路二極管為最佳。

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，盡量使遮蔽盡可能多的電池，每個電池盡可能少的陰影。

為了便于你的理解，這里先舉個通俗的例子說明：假如供電電壓一定為220V時，若居民用電量增加，例如在用電高峰時的夏天，各家各戶空調(diào)、冰箱、電扇、電視機、電燈都開啟，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，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，這時導(dǎo)線里通過的電流很小，它上面的“電壓降”很小，居民用戶處的電壓就超過220V，甚至可達到230V以上，這時你若起來開燈，由于外加電壓超過額定電壓甚多，用電器很容易被燒壞，特別是使用時間比較長的電燈，有時燈絲一下就被燒斷了。。.。。 這都是“電壓降”大與小惹的禍。可見，“電壓降”就是電流通過線路時損耗了電力，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時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，電流升高，正向壓降會相應(yīng)升高一些。而反向壓降在一定范圍內(nèi)基本不變，當(dāng)反向電壓達到擊穿電壓以后會突然增大。

二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分校娏髦荒軓亩O管的正極流入，負極流出。下面通過簡單的實驗說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，負極接在低電位端，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達到某一數(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，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止?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，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，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，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。

在太陽能組件上，一塊組件根據(jù)需要會并聯(lián)若干個二極管，現(xiàn)在假設(shè)由于某一串電池片由于被遮擋，會出現(xiàn)熱斑效應(yīng)，此時該串電池片會被旁路掉，二極管正向?qū)ǎ硗鈳讉€電池串仍能夠正常工作。

上述是相當(dāng)資料上的說明，現(xiàn)在我有以下問題請教各位前輩：

1、假設(shè)被旁路掉的電池片（稱壞串）被完全遮擋，意思就是這個電池串完全到不起發(fā)電的作用，這個電池串就相當(dāng)于一個PN結(jié)靜態(tài)狀態(tài)，此時P極多空穴，N極多電子，PN結(jié)簿層有一個自建內(nèi)電場，P側(cè)帶負電，N側(cè)帶正電，對外保持電中性，當(dāng)該壞串接入電池組時，其它電池正常發(fā)電，此時加在這個壞串上的兩端的電壓有勢差，即P極電壓高于N極電壓（我想象的，不知道對不對），此時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。基于此假設(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，電流正向?qū)ǎO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，請給于指正。

2、請高手解釋一下，N個電池片串聯(lián)時，電壓等于每個電池片的兩端電壓之和，假設(shè)低電位端電勢為零，那就是一個一個的池片電壓向高處爬升，如果用PN電池片的原理來解釋，該怎么解釋啊。現(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。這個問題很專業(yè)，這里有一點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減輕熱斑的影響。首先來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)于一個消耗電阻；在其兩端產(chǎn)生S-1 片電池片的方向偏壓，如無旁路二極管保護，則組件電流流過后將產(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。在太陽電池（串）兩端并聯(lián)旁路二極管，旁路二極管開始工作，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，保證組件工作正常，并保護了被遮擋的電池片不會被損壞。即使這樣，被旁路掉的那部分電池串中沒有被遮蓋的電池片也無法正常發(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，二極管反偏時有漏電流經(jīng)過，此電流很小，一般在微安級。反向電偏置電壓和溫度對反向電流的影響。溫度及反向偏置壓降對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，但在實際應(yīng)用中，沒有廠家會這么做，只能是在在滿足組件使用要求的情況下，統(tǒng)籌考慮每個旁路二極管旁路的太陽電池數(shù)量。這樣以來，對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專門介紹。

熱斑發(fā)生時，組件電流基本上都流經(jīng)旁路二極管，有電流流過就會有熱產(chǎn)生，同時，由于接線盒內(nèi)的二極管發(fā)熱也對接線盒提出了要求：接線盒要具備好的耐熱和好的散熱特性。出于對二極管的熱性能考慮，對于二極管的選擇，主要參數(shù)要遵循一下幾點：

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)熱體散熱效果會好于點接觸的插裝二極管；

2、接線盒內(nèi)灌灌封膠體，增強散熱性能，此時，導(dǎo)熱體、密封膠均能夠?qū)ΧO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是MBR3045CT。單晶硅組件通過認(rèn)證所有測試，組件各部件正常。多晶硅在工廠內(nèi)檢測，以及初測時曲線、電性能參數(shù)均正常。但經(jīng)過部分測試后（具體測試項目，對方未告之），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10A。按理來說我們留有的余量很充足

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