太陽能電池板中的旁路二極管

旁路二極管與單個(gè)太陽能電池或面板并聯(lián)連接，以便在電池或面板出現(xiàn)故障或開路時(shí)提供電流路徑。

這種旁路二極管的使用允許一系列（稱為串）連接的電池或面板繼續(xù)以降低的電壓供電，而不是根本不供電。

旁路二極管反向連接在太陽能電池（或面板）正負(fù)輸出端子之間，對其輸出沒有影響。理想情況下，每個(gè)太陽能電池都有一個(gè)旁路二極管，但這可能相當(dāng)昂貴，所以通常每個(gè)小組串聯(lián)電池使用一個(gè)二極管。

“太陽能電池板”是用個(gè)人構(gòu)建的。太陽能電池，太陽能電池由硅半導(dǎo)體材料層制成。用物質(zhì)處理一層硅以產(chǎn)生過量的電子。這成為負(fù)片層或N片層。對另一層進(jìn)行處理以產(chǎn)生電子缺陷，并成為類似于晶體管和二極管的正極或P型層。

當(dāng)與導(dǎo)體組裝在一起時(shí)，這種硅排列成為光敏PN-結(jié)半導(dǎo)體。事實(shí)上，光伏太陽能電池或PV更常被稱為光電二極管。

光伏太陽能電池將PN結(jié)周圍的光子光直接轉(zhuǎn)換為電能而無需任何移動(dòng)或機(jī)械部件。光伏電池通過太陽光而不是熱量產(chǎn)生能量。事實(shí)上，它們在寒冷時(shí)效率最高！。

當(dāng)暴露在陽光下（或其他強(qiáng)光源）時(shí)，單個(gè)太陽能電池產(chǎn)生的電壓約為0.58伏直流電流。 （安培）與光能（光子）成正比。在大多數(shù)光伏電池中，電壓幾乎是恒定的，電流與電池的大小和光的強(qiáng)度成正比。

左側(cè)所示的PV等效電路是具有串聯(lián)內(nèi)阻 R INTERNAL 的電池，與任何其他傳統(tǒng)電池類似。然而，由于內(nèi)部電阻的變化，電池電壓和因此可用電流將在相同尺寸和結(jié)構(gòu)的光伏電池之間變化，連接到相同的負(fù)載，并且在相同的光源下，因此必須在太陽能電池板組件中考慮到這一點(diǎn)。你買。

光伏太陽能電池面向太陽光的硅晶片由電觸點(diǎn)組成，并涂有防反射涂層，有助于更有效地吸收陽光。電觸點(diǎn)提供半導(dǎo)體材料和外部電負(fù)載之間的連接，例如燈泡或電池。

當(dāng)陽光照射在光伏電池上時(shí)，光子會照射到半導(dǎo)體材料的表面并釋放出來。來自原子鍵的電子。在制造期間，將某些摻雜化學(xué)品添加到半導(dǎo)體組合物中以幫助建立釋放的電子的路徑。這些路徑產(chǎn)生電流，形成電流，開始在光伏太陽能電池的表面上流動(dòng)。

金屬條放置在光伏電池的表面上，以收集形成正電極的電子（ + ）單元格的連接。電池的背面，遠(yuǎn)離入射太陽光的一側(cè)由一層鋁或鉬金屬組成，形成與電池的負(fù)（ - ）連接。然后光伏太陽能電池具有兩個(gè)用于傳統(tǒng)電流的電連接，一個(gè)正極，一個(gè)負(fù)極，如圖所示。

光伏太陽能電池構(gòu)造

光伏太陽能電池產(chǎn)生的太陽能發(fā)電類型與電池相同。當(dāng)沒有連接外部電路時(shí)，大多數(shù)光伏太陽能電池產(chǎn)生約0.5至0.6伏的“無負(fù)載”開路電壓。此輸出電壓（ V OUT ）在很大程度上取決于PV電池的負(fù)載電流（ I ）要求。

例如，在非常陰天或無光澤的一天，電流需求將很低，因此電池可以提供全輸出電壓，但輸出電流減小。但隨著負(fù)載的當(dāng)前需求增加，結(jié)點(diǎn)需要更亮的光（太陽輻射）以維持完整的輸出電壓， V OUT

然而，無論太陽輻射的強(qiáng)度或亮度如何，單個(gè)光伏太陽能電池可以提供的最大電流存在物理限制。這稱為最大可交付電流，符號為 I MAX

I MAX 單個(gè)光伏太陽能電池的價(jià)值取決于電池的尺寸或表面積（特別是PN結(jié)），直射陽光照射電池的數(shù)量，將太陽能轉(zhuǎn)換成電流的效率，當(dāng)然還有類型半導(dǎo)體材料制造的電池由硅，砷化鎵，硫化鎘或碲化鎘等制成。

因此，當(dāng)選擇阻塞二極管或旁路二極管連接太陽能電池或面板時(shí)，這個(gè)最大電流值， I MAX 需要考慮在內(nèi)。

光伏陣列中的二極管

PN結(jié)二極管的作用類似于固態(tài)單向電動(dòng)閥，僅允許電流僅在一個(gè)方向上流過自身。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是二極管可用于阻擋來自電太陽能電路的其他部分的電流。當(dāng)與光伏太陽能電池板一起使用時(shí)，這些類型的硅二極管通常被稱為阻塞二極管。

旁路二極管與其中一個(gè)并聯(lián)使用單個(gè)或多個(gè)光伏太陽能電池，通過在壞電池周圍提供電流路徑，防止電流從良好，暴露于陽光的太陽能電池過熱并燒掉較弱或部分遮蔽的太陽能電池。阻塞二極管的使用方式與旁路二極管不同。

太陽能電池板中的旁路二極管與光伏電池或面板“并聯(lián)”以分流其周圍的電流，而阻塞二極管則以“串聯(lián)”方式連接。 PV面板可防止電流流回它們。因此，阻塞二極管與旁路二極管不同，盡管在大多數(shù)情況下二極管在物理上是相同的，但它們的安裝方式不同并且用于不同的目的?？紤]下面的光伏太陽能電池陣列。

光伏陣列中的旁路二極管

正如我們?nèi)缜八觯O管是允許電流僅在一個(gè)方向流動(dòng)的設(shè)備。上面綠色的二極管是“旁路二極管”，一個(gè)與每個(gè)太陽能電池板并聯(lián)，以提供低電阻路徑。太陽能電池板和陣列中的旁路二極管需要能夠安全地承載這種短路電流。

紅色的兩個(gè)二極管被稱為“阻塞二極管”，每個(gè)串聯(lián)一個(gè)串聯(lián)分支。阻塞二極管與旁路二極管不同，但在大多數(shù)情況下，兩個(gè)二極管在物理上是相同的。然而，它們的安裝方式不同，有不同的用途。

這些阻塞二極管，也稱為串聯(lián)二極管或隔離二極管，確保電流僅在串聯(lián)陣列的“OUT”方向流動(dòng)到外部負(fù)載，控制器或電池。

這樣做的原因是為了防止同一陣列中其他并聯(lián)連接的PV板產(chǎn)生的電流流回較弱（陰影）的網(wǎng)絡(luò)，并防止完全阻止充電電池在晚上從陣列放電或排水。因此，當(dāng)多個(gè)太陽能電池板并聯(lián)時(shí)，每個(gè)并聯(lián)連接的分支都應(yīng)使用阻塞二極管。

一般來說，當(dāng)有兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)支路或有一個(gè)并聯(lián)時(shí)，阻隔二極管用于光伏陣列。當(dāng)太陽在天空中移動(dòng)時(shí)，一些陣列在白天會變成部分陰影的可能性。所用阻隔二極管的尺寸和類型取決于光伏陣列的類型。

太陽能電池板和陣列中有兩種類型的二極管作為旁路二極管：PN結(jié)硅二極管和肖特基勢壘二極管。兩者都具有廣泛的額定電流。肖特基勢壘二極管的正向壓降低得多，約為0.4伏，而硅二極管的PN二極管壓降為0.7伏。

這種較低的壓降可以節(jié)省一個(gè)完整的PV電池。因此，太陽能電池陣列的串聯(lián)支路，由于阻塞二極管中的功率消耗較少，因此陣列效率更高。大多數(shù)制造商在其太陽能電池板中都包括阻塞二極管和旁路二極管，從而簡化了設(shè)計(jì)。