太阳能电池板中的旁路二极管

　　旁路二极管在某些条件下同意电流绕过器件或设置装备摆设。旁路的情形大概包孕设置装备摆设毛病或开路等。在太阳能电池板中，当旁路二极管涌现毛病或开路时，或许换句话说，与其他相邻太阳能电池板相比，旁路二极管的额定值被低估时，旁路二极管就会起作用。旁路二极管以反向并联设置与太阳能电池板连贯。太阳能电池或面板串连连贯以肯定电压程度。以反向并联设置安装到每一个电池的旁路二极管同意在任何相邻太阳能电池不可用的情况下供应电流。反向并联设置不会影响太阳能电池的输入，而且旁路二极管连接到一组电池，而不是跨接在每一个电池上，这会变得低廉。
　 　太阳能电池的组织和事情道理

　　太阳能电池基本上是一种半导体器件，拥有多层半导体资料。就像PN结二极管同样，太阳能电池由P型层和N型层构成。这些层是经由过程搀杂拥有过多或不足电子的资料而构成的。拥有多余电子的层由N型半导体组成，而拥有不足电子或多余空穴的层由P型半导体组成。这些层的组合使硅晶片变得对光敏感，并在光子/光照耀时在其端子上发生电能。将许多如许的硅片以串并联组合连贯以取得拥有光鲜明显开路电压的电池，这包孕太阳能电池。太阳能电池经由过程金属条互相连贯，以疏导电流流向输入。落在细胞上的光为半导体资料的电子供应能量，并使它们离开原子键。应用半导体资料创建电门路，以将电流从每一个半导体晶片集合收集到输入。太阳能电池在面向太阳的表面上互相连贯。面向太阳的外貌经由防反射处置，以吸取落在其上的大部分阳光。从太阳能电池板取得的两个电触点（+和-）连接到负载或其余电池板，以扩大全部太阳能体系的容量。正极端子平日从侧面和后面取得太阳能电池后面的负极端子。

　　太阳光下的太阳能电池及其标记图1：阳光下太阳能电池的布局及其标记
　　单个太阳能电池发生的电压平日为0.5 至 0.6 伏 (DC)。太阳能电池发生的电压取决于太阳能电池的组织和设置。然而，连贯负载时发生的电流巨细首要取决于撞击太阳能电池板外貌的光子。平日，电压简直坚持恒定，而电流被觉得与电池的尺寸和落在其上的光强度成正比。因为创造工艺的缘故原由，太阳能电池大概与其他连贯的太阳能电池分歧，这能够与太阳能电池一路建模为内阻。太阳能电池或光伏（PV）电池的等效模子如下图所示。

　　太阳等效模子图 2：太阳能电池的等效电路

　　光伏（PV）特点

　　当暴露在阳光下时，光伏太阳能电池会发生直流电。在没有负载的情况下（I OC = 0），发生的电压最大，称为开路电压（V OC）。开路电压（V OC）通常在 0.5 至 0.6 伏直流范围内，而且与规范电池电压（即 1.5 伏）相比，如许的电压要低得多。多个电池串连能够像一般电池同样进步开路电压。太阳能电池发生的最大电流取决于阳光的吸取。在必定的阳光照射下，端子短路时发生最大电流，称为短路电流（I SC）。然而，在此事情点，开路电压已降至零，是以输入电压很大程度上取决于负载电流。当输入电流从 I SC减小到 0 时，输入电压 (V O ) 从 0 增加到 V OC。

　　IV 特点和分歧的日照程度图 3：典范太阳能电池的 IV 特点以及分歧日照程度下的 IV 特点
　　输入电流或功率与光伏器件前外貌吸取的太阳光强度成正比。比方，在多云气象下，照耀在前表面上的阳光可能会下降输入电流或功率，但仍然能够发生残缺的输入电压。更璀璨的阳光（而不是温度）能够供应与其连贯的负载的重负载电流请求。然而，能够发生的电流存在最大限定，即可以输送到负载的电流I MAX，而且首要取决于光伏发电的尺寸。太阳能电池二极管的抉择仅取决于光伏发电的最大可输入电流（I MAX ）。这取决于：细胞的表面积阳光应用的半导体范例转换成电流的服从
　　二极管在光伏阵列中的应用
　　光伏阵列由串连和并联连贯的太阳能电池板构成。串连组合有助于取得更高的开路电压，而并联组合则供应更高的输入电流。二极管是一种单向器件，这意味着它只允许电流沿一个偏向固定。串连歧路中应用的壅塞二极管同意歧路电流仅从太阳能电池/电池板流向输入。在没有阻流二极管的情况下，拥有较高电压的歧路大概向高压歧路进献/提供电流，从而致使消耗和发烧。毁坏的电池或部份遮光可能会致使这类情形。然而，壅塞二极管会阻拦电流从其余分支流向此类太阳能电池板的分支。
　　旁路二极管

　　旁路二极管与太阳能电池或电池板反向并联安置。咱们晓得，在串连歧路中，沟通的电流流过每一个串连元件。在光伏阵列中，太阳能电池板的输入可能会因为劣化或部份遮掩而削弱，与高效且完整暴露在阳光下的太阳能电池板发生的电流相比，这可能会下降其电流容量。高效且裸露的太阳能电池板发生的电流可能会适度驱动低效的太阳能电池板，致使过热和焚烧。然而，在这类情况下，旁路二极管会变得正向偏置，而且电流流过旁路二极管，而不是流过削弱/毁坏的太阳能电池板。旁路二极管与太阳能电池板并联搁置，而壅塞二极管与太阳能电池板串连搁置。 

　　带有旁路和壅塞二极管的太阳能电池阵列图 4：带有旁路和壅塞二极管的光伏阵列
　　上图中，与太阳能电池板并联搁置的绿色二极管是旁路二极管。它们的作用是构成低电阻门路，而且应当可以或许安全地处置额外电流。赤色二极管是壅塞或断绝二极管，它们确保电流从太阳能电池板仅流向内部负载。这是为了避免发生的电流从并联分支流向统一阵列中被遮挡/削弱的太阳能电池板的其余分支。还能够经由过程在夜间向太阳能电池阵列供应电流来避免充电电池的耗尽。壅塞二极管用于光伏阵列的每一个并联分支中。惯例二极管和肖特基二极管可用作旁路和壅塞二极管。另外，它们拥有多种额定值，能够依据光伏阵列额定值举行抉择。另外，传统二极管的压降约为0.7伏，肖特基二极管的压降约为0.4伏。肖特基二极管的较小压降使其更适合在光伏阵列中用作旁路和壅塞二极管。肖特基二极管在串连歧路中发生较小的压降，从而构成高效阵列，而且壅塞二极管的功耗较小。 光伏电池板制造商在太阳能电池板外部创造了旁路和壅塞二极管，以坚持内部电路简略。
　　论断
　　太阳能电池由拥有过多电子（N型）和不足电子（P型）的半导体层制成。构成 PN 结的层对光/光子敏感。光能经由过程这个 PN 结转换成电能，构成太阳能电池。太阳能电池的电压异常低，在 0.5 至 0.6 伏直流范围内，能够经由过程串连增添多个太阳能电池来进步电压，也能够包孕并联歧路。这类方式的太阳能电池串并联组合而成为了太阳能电池板。太阳能电池发生的电流首要取决于光强度、表面积及其创造中应用的资料。太阳能电池阵列是由多个太阳能电池板进一步串并联组合而成，经由过程少量太阳能电池板增添遮盖面积。当任何太阳能电池板毁坏或部分被遮挡时，该系列太阳能电池板可能会面对电流缩小的情形。在这类情况下，旁路二极管用于旁路弱化的太阳能电池板，以防止该太阳能电池板加热和焚烧。类似地，电流可能从其余并联歧路流向弱化歧路。特别是，在晚上，充电的电池能够开端向太阳能电池阵列供应电流。为了避免歧路涌现这类反向电流，使用了壅塞二极管。旁路壅塞二极管的额定值取决于太阳能电池板的最大额外电流。两个二极管能够沟通用处分歧。与传统 PN 结二极管相比，肖特基二极管的正向压降更小，在太阳能电池板服从更高。旁路壅塞二极管平日由制造商外部连贯坚持设想简略。