描述

　　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)問題而產(chǎn)生發(fā)電電路不通的情況。

　　二,、Bypass diode 選擇原則：

　?。薄⒛蛪喝萘繛樽畲蠓聪蚬ぷ麟妷旱膬杀?；
        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,、熱阻小,；
        ５,、壓降小,；

　　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不能超過二極管規(guī)格書上的結(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(shí)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(dá)到230V以上，這時(shí)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(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?，“電壓降”就是電流通過線路時(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,。下面通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)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(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)二極管中幾乎沒有電流流過,，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)?，另外幾個(gè)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(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)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(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(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(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(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,，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,，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)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(hào)是MBR3045CT,。單晶硅組件通過認(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10A,。按理來說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)問各位通過認(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～,！