光伏组件中旁路二极管之关键作用资料讲解
光伏组件介绍
太阳能电池组件构成：名称功能1 层压件组件发电的主题（结构见下）2 铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用3 接线盒保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路，接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统。
接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同4 硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，现在国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。
层压件结构（按照工艺顺序）：1 钢化玻璃其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的，1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理2 EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA 胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。
3 发电主体主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。
晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电。
如计算器上的太阳能电池4 EVA 作用如上，主要粘结封装发电主体和背板5 背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等）材质必须耐老化，现在组件厂家都质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。
附：发电主体（晶体硅电池片）我们知道，单片电池片的发电效率是非常低的，如一片156电池片的功率只有3W多，远远不能满足我们的需求，所以我们就多多片电池片串联起来，已达到我们所要求的功率，电流、电压，而被串联起来的电池片我们称之为电池串电池串主要结构：1 电池片发电主体，单片，功率、电流、电压都很小2 焊带用来串联电池片的载体，起导电的作用，主要成分是铜，要求电阻率低，组件如果内电阻太大，其性价比就大大降低了3 汇流条用来连接电池串的载体，其宽度一般是同一块组件焊带的2.5-4倍，因为电池串的电流电压都远高于电池片中文：太阳能电池组件生产工艺组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件板。
防反充和旁路二极管
防反充(防逆流)和旁路二极管在太阳能电池方阵中，二极管是很重要的器件，常用的二极管基本都是硅整流二极管，在选用时要注意规格参数留有余量，防止击穿损坏。
一般反向峰值击穿电压和最大工作电流都要取最大运行工作电压和工作电流的2倍以上。
二极管在太阳能光伏发电系统中主要分为两类。
①防反充(防逆流)二极管防反充二极管的作用之一是防止太阳能电池组件或方阵在不发电时，蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒送，不仅消耗能量，而且会使组件或方阵发热甚至损坏；作用之二是在电池方阵中，防止方阵各支路之间的电流倒送。
这是因为串联各支路的输出电压不可能绝对相等，各支路电压总有高低之差，或者某一支路因为故障、阴影遮蔽等使该支路的输出电压降低，高电压支路的电流就会流向低电压支路，甚至会使方阵总体输出电压降低。
在各支路中串联接人防反充二极管ds就可避免这一现象的发生。
在独立光伏发电系统中，有些光伏控制器的电路中已经接入了防反充二极管，即控制器带有防反充功能时，组件输出就不需要再接二极管了。
防反充二极管存在有正向导通压降，串联在电路中会有一定的功率消耗，一般使用的硅整流二极管管压降为0.7v左右，大功率管可达1～2v。
肖特基二极管虽然管压降较低，为0.2～0.3v，但其耐压和功率都较小，适合小功率场合应用。
②旁路二极管当有较多的太阳能电池组件串联组成电池方阵或电池方阵的一个支路时，需要在每块电池板的正负极输出端反向并联1个(或2～3个)二极管db，这个并联在组件两端的二极管就叫旁路二极管。
旁路二极管的作用是防止方阵串中的某个组件或组件中的某一部分被阴影遮挡或出现故障停止发电时，在该组件旁路二极管两端会形成正向偏压使二极管导通，组件串工作电流绕过故障组件，经二极管旁路流过，不影响其他正常组件的发电，同时也保护被旁路组件受到较高的正向偏压或由于“热斑效应”发热而损坏。
旁路二极管一般都直接安装在组件接线盒内，根据组件功率大小和电池片串的多少，安装1～3个二极管。
PV组件之旁路二极管知识总结
旁路二极管知识：半导体介绍：一、半导体介绍几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，应用也非常广泛。
下面首先对半导体做个介绍：1本征半导体纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。
常用的半导体材素是元素周期表中的4价元素，如：硅（si）、锗（Ge）。
其原子结构中最外层轨道上有4个电子；纯净的晶体中相邻的两个原子的一对最外层电子（价电子）结合成为共有电子，组成共价键；原子可以形成稳定的8原子壳层，如下图所示。
共价键中的价电子在热运动中能获得能量形成自由电子和空穴（价电子摆脱共价键束缚后成为自由电子，此时在共价键中留有了空位，称为空穴，空穴带正电）。
本征半导体中存在的两种载流子即自由电子和空穴，由于其两者是成对产生，所以在本征半导体中两者浓度是相同的，因此本征半导体本身称电中性。
本征半导体材料中载流子的浓度除了和其本身的性能有关外，还和温度有关，随着温度的升高称指数规律上升，硅材料的温度每升高8摄氏度，本征载流子的浓度增加一倍，锗材料的温度每升高12摄氏度，载流子的浓度增加一倍。
另外，半导体载流子的浓度与光照有关。
2P型半导体如果在纯净的硅晶体中掺入3价杂质，如硼（或鋁、镓或铟等），这些3价杂质原子的最外层只有3个价电子，当它与相邻的硅原子形成共价键时，还缺少1个价电子，因而其它共价键电子只要少量能量摆脱原子核束缚，即可填充之，而在其本身位置形成空穴，在一个共价键上要出现一个空穴，此种半导体主要靠空穴导电；此种半导体称之为P型半导体。
P型半导体材料中，空穴数目很多,称为多数载流子，而电子数目很少,称为少数载流子。
P型半导体只有一种多子――空穴，对外呈电中性，导电特性与掺杂的杂质浓度有关。
P型半导体如下图所示：3N型半导体如果在纯净的硅晶体中掺入少量的5价杂质磷（或砷，锑等），由于磷原子具有5个价电子，所以1个磷原子同相邻的4个硅原子结成共价键时，还多余1个价电子，这个价电子很容易挣脱磷原子核的吸引束缚而变成自由电子，此种半导体主要靠自由电子导电；此种半导体称之为N型半导体。
为什么在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管
为什么在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管怎么理解：“为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损,最好在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管。
”我是个新手，不太了解这个，希望大家帮忙，谢谢！问题补充：谢谢回答。
不过还有疑问。
能不能更详细的解释一下每个太阳能单元输出的电压？以及并联的二极管是如何解决不能发电的部分发热的问题的？答：在电池因为遮挡而得不到阳光或者部分照不到的情况下，这块电池产生的电流会变小，因为电池板内的电池的连接方式是串联，所以他们的电流是必须相同的，所以因为这个bad cell，导致了整个板输出的电流变小了，输出功率也变小了。
但是其他电池产生的功率是不减少的，输出少了，只能“内部消化”了，消化的地方就是哪个bad cell,而产生hot spot.旁路二极管就是为了在有bad cell的情况下，短路这个bad cell,而不影响其他的电池的输出。
但是每个电池都加一个二极管，这个成本不是一般的高，所以一般是18个电池一个二极管太阳能电池的暗伏安特性和一般二极管的伏安特性的异同在一定的光照下,太阳电池产生一定的电流ISC ,其中一部分是流过P - N 结的暗电流,另一部分是供给负载的电流。
故可把光照P - N 结看作是一个恒流源与理想二极管的并联组合,恒流源的电流就是最大的光生电流ISC ,流过理想二极管的电流即暗电流ID , IL 为流过负载电阻R的电流。
太阳能电池组件中的防反充电二极管的最大反向电压大约应设定在多大,可以用肖特基二极管吗?因为SBD的反向电压较低那要看太阳能电池本身的输出电压有多高了，二极管的耐压一定要比被充电的电池电压高，否则电池就会击穿它了。
注意电池电压不要按标称电压计算，而是要按最高电压计算，电池充满时的电压约为标称的1.2倍。
为了防止意外，应留出余量，一般取最大值的1.414倍。
什么是太阳能电池暗特性太阳能电池基本特性研究苗建勋，李水泉，石发旺，曹万民，武金楼（洛阳工学院，洛阳，471039）摘要随着太阳能电池使用日益广泛，对太阳能电池特性的研究也越来越引起人们的重视。
光伏 旁路二极管
光伏旁路二极管概述光伏旁路二极管（Photovoltaic Bypass Diode）是太阳能光伏发电系统中的重要组件之一。
它的作用是保护光伏电池板不受阴影、灰尘或其他故障元件的影响，确保整个系统的稳定运行。
本文将详细介绍光伏旁路二极管的原理、结构、工作原理以及在光伏发电系统中的应用。
原理光伏旁路二极管基于PN结原理工作，由p型和n型半导体材料组成。
当太阳能电池板受到阴影覆盖或部分面积损坏时，该区域产生的电流会减少，导致整个电池板输出功率下降。
此时，旁路二极管会起到一个“旁路”的作用，使绕过损坏区域的其余部分仍能正常工作。
结构典型的光伏旁路二极管由三个主要部分组成：p型半导体、n型半导体和金属接触层。
•p型半导体：富含正电荷载流子（空穴）。
•n型半导体：富含负电荷载流子（电子）。
•金属接触层：用于连接外部电路。
这三个部分的结合形成PN结。
当光伏电池板正常工作时，PN结处于正向偏置状态，光伏电池板的输出功率通过旁路二极管流入外部电路。
当存在阴影或损坏区域时，PN结会自动变为反向偏置状态，使损坏区域的电流绕过旁路二极管，从而保护整个系统。
工作原理光伏旁路二极管的工作原理可以通过以下步骤来说明：1.光照条件下：太阳光照射到光伏电池板上，激发p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子。
2.正向偏置状态：在正常工作情况下，PN结处于正向偏置状态。
此时，空穴从p型半导体流入n型半导体，而电子则从n型半导体流入p型半导体。
这样就形成了一个闭合回路，使得光伏电池板产生输出功率。
3.反向偏置状态：当遇到阴影或损坏区域时，PN结会自动变为反向偏置状态。
此时，空穴从n型半导体流入p型半导体，而电子则从p型半导体流入n型半导体。
这样就形成了一个开路状态，使损坏区域的电流绕过旁路二极管，保护整个系统。
应用光伏旁路二极管在光伏发电系统中起到了重要的保护作用。
以下是一些典型的应用场景：1.阴影遮挡：当太阳能电池板的一部分被树木、建筑物或其他障碍物遮挡时，旁路二极管可以确保其余部分仍能正常工作，提高系统的整体效率。
光伏组件的旁路二极管热击穿研究
图1 热击穿现象图2 热击穿示意图该热击穿现象，在当前光伏电站中越来越普遍，使得光伏组件中的旁路二极管的热斑保护功能丧失，导致光伏电站由于热斑现象得不到有效保护，造成发电量损失，甚至光伏组件烧毁，带来巨大的财产损失和安全危险。
因此，在实际应用中需要选用不会产生热击穿的旁路二极管，那么就需要设计一个测试，来验证旁路二极管是否会产生热击穿现象，据此，通过分析热击穿原理，设计了一个测试，来判断旁路二极管的与否会发生热击穿。
1 热击穿原理分析在一定的正向电流条件下，二极管的结温越高，其功率消耗就会越低（曲线IF），而在一定的反向偏置电压2018年第8期（下）/ 总第528期213图3 发生热击穿热量温度曲线图4 不发生热击穿热量温度曲线2 热击穿测试设计基于以上原理，模拟实际应用过程，在旁路二极管的实际使用环境即光伏组件工作到一定的环境温度条件下，图5 正向电流回路图6 反向电压回路3 热击穿实验数据以二极管型号15SQ040为例, 短路电流为9.23A, 单一串组开路电压为12.57V, 在第一阶段，开关1闭合，开关断开，达到二极管温度稳定后，在不同稳定温度下的二极管电压值，见表1：表1 二极管电压温度表左边二极管中间二极管右边二极管T case (°C)V f (V)T case (°C)V f (V)T0.20599 53.9 0.20756 53.5 0.206300.19423 63.1 0.19522 62.6 0.193810.16808 72.3 0.16936 71.8 0.166330.15192 81.6 0.15183 80.8 0.149350.13563 89.5 0.13628 88.6 0.132260.11966 99.7 0.12195 98.8 0.120380.10508 109.0 0.10614 107.8 0.105420.08930 117.9 0.09111 116.7 0.08773214 2018年第8期（下）/ 总第528期图7 左边二极管电压及温度曲线图8 中间二极管电压及温度曲线图9 右边二极管电压及温度曲线。
光伏板旁路二极管接法
光伏板旁路二极管接法
在光伏板旁路二极管接法中，二极管起到了防止反向电流损坏光伏板的作用，是光伏电池组件电路不可或缺的一个部件。
以下是该接法的详细步骤。
第一步，将光伏板旁路二极管连接至正极和负极之间，并保证二极管的符号与电路流向相同。
在这一步中，需要注意的是，旁路二极管只能在单向电流下正常工作，反向电流将会使其失效，因此在接法过程中一定要保证符号的正确性。
第二步，将光伏板连接至电池，通过电池之间的连接进行串联或并联。
在这个步骤中，需要考虑电池的电压值和电流值，保证电极之间的连接是稳定的，避免损坏。
第三步，接上充电器或其他电源，以充电或供电。
在这一步中，需要确定好电源的电压和电流设定，避免过度充电或供电，从而造成损坏。
第四步，连接负载，将产生的电能导入负载中，以实现电能的利用。
在这一步中，可以通过电压和电流的调整来达到负载的最佳工作状况，从而有效地利用光伏电池组件产生的电能。
最后，需要定期检查光伏板旁路二极管的工作状态，以及电池的连通情况和电源的供电情况。
一旦发现异常情况，及时排除故障，保证光伏电池组件的正常工作。
总之，光伏板旁路二极管接法是一项重要的技术，需要注意符号的选择和电路的连接方式。
只有保证正确接法，才能确保光伏电池组件的正常工作和电能的有效利用。
光伏组件热斑下 二极管
光伏组件热斑下二极管在光伏组件的工作过程中，热斑是一个不可忽视的现象。
热斑不仅影响光伏组件的发电效率，还可能对其造成永久性损害。
因此，深入研究热斑现象及其对光伏组件的影响，对于提高光伏系统的整体性能具有重要意义。
本文将重点探讨在热斑条件下，二极管在光伏组件中的作用及其对组件性能的影响。
一、光伏组件热斑现象概述光伏组件热斑是指在光伏组件中，由于局部阴影、污垢、损坏等因素导致部分电池片的电流受到限制，而其他电池片仍然正常工作时，受限的电池片会消耗功率并以热的形式释放能量，从而形成局部高温区域。
这种局部高温不仅会降低组件的发电效率，还可能导致组件的永久性损坏。
二、二极管在光伏组件中的应用二极管在光伏组件中扮演着重要角色。
它们通常被用作旁路二极管，与光伏电池片串联或并联。
当光伏组件中的某个电池片受到阴影遮挡或损坏时，其电流会大幅下降，导致与其串联的其他电池片也受到影响。
此时，旁路二极管会发挥作用，为受阻的电流提供一个旁路通道，从而防止整个组件的电流受到限制。
三、二极管对热斑现象的影响二极管在光伏组件中的应用对热斑现象具有显著影响。
首先，旁路二极管的存在可以有效防止热斑的形成。
当某个电池片受到阴影遮挡或损坏时，旁路二极管会导通，使受阻的电流绕过该电池片，从而避免局部高温的产生。
其次，二极管的工作状态也会影响热斑的扩散和消退。
如果二极管响应迅速且导通电阻小，那么热斑的形成和扩散将被有效抑制；反之，如果二极管响应迟缓或导通电阻大，热斑可能会迅速扩散并对组件造成更大损害。
四、二极管选型与性能优化为了充分发挥二极管在光伏组件中的作用并抑制热斑现象，需要对二极管进行合理选型和性能优化。
首先，应选择具有快速响应和低导通电阻的二极管，以确保在电池片受到阴影遮挡或损坏时能够迅速导通并提供有效的旁路通道。
其次，应优化二极管的布局和连接方式，以减小其对组件整体性能的影响。
例如，可以采用多个小功率二极管并联的方式代替单个大功率二极管，以提高系统的可靠性和稳定性。
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光伏组件中旁路二极管之关键作用
光伏组件中旁路二极管之关键作用
一、热斑效应
一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。
二、Bypassdiode的作用：
当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。
三、Bypassdiode选择原则：
1、耐压容量为最大反向工作电压的两倍；
2、电流容量为最大反向工作电流的两倍；
3、结温温度应高于实际结温温度；
4、热阻小；
5、压降小；
四、实际结温温度测量方法：
把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温：
Tj=Tcase+R*U*I
其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。
计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。
五、旁路二极管对电路影响示意图：
当电池片正常工作时，旁路二极管反向截止，对电路不产生任何作用；若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时，整个线路电流将由最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时，非正常工作电池片被短路。
六、每个旁路二极管并联电池片数目的计算
1、旁路二极管电流容量最小应为：
I＝4．73×2＝8.46A
2、选用10SQ030型二极管
最大返偏电压为：VRRM=30vIAV＝10AVF＝0.55V
TJ＝-55－200℃
3、耐压容量为30Ⅴ的旁路二极管最多可保护125×125电池片数目为：
N＝30/（2×0.513）≈29.24
即最多可保护29片125×125电池片；
4、旁路二极管截止状态时存在反向电流，即暗电流，一般小于0.2微安；
原则上每个电池片应并联一个旁路二极管，以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目，但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在，对于硅电池，每十五个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。
. Bypass diodes are not needed on 12 volt systems, optional on 24 volt, and should always be used on 36 volt or higher systems
遮蔽一个电池片与遮蔽两块电池片各一半的效果不同，所以遮蔽不可避免时，尽量使遮蔽尽可能多的电池，每个电池尽可能少的阴影。