旁路二极管在太阳能电池组件中的关键作用
太阳能光伏组件的几种主要封装材料的特性
几种主要材料的特性一、钢化玻璃1. 加工原理钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。
太阳能光伏组件对钢化玻璃的透光率要求很高，要大于91.6%，对大于1200nm的红外光有较高的反射率。
厚度在3.2mm。
1）物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃（将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却）。
这种玻璃处于内部受拉，外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。
2）化学钢化玻璃是通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度，一般是应用离子交换法进行钢化。
其效果类似于物理钢化玻璃2. 钢化玻璃的主要优点：第一是强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3~5倍，抗冲击强度是普通玻璃5~10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。
第二是使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了. 钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2~3倍的提高，一般可承受150LC以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。
钢化玻璃具有良好的热稳定性，能承受的温差是普通玻璃的3倍，可承受200℃的温差变化。
3. 钢化玻璃的缺点：第一钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要形状，再进行钢化处理。
第二钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂叫做钢化玻璃的自爆4.自爆现象：①玻璃质量缺陷的影响A．玻璃中有结石、杂质：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。
特别结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。
结石存在于玻璃中，与玻璃体有着不同的膨胀系数。
玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。
当结石膨胀系数小于玻璃，结石周围的切向应力处于受拉状态。
阴影条件下光伏组件旁路二极管优化配置研究
阴影条件下光伏组件旁路二极管优化配置研究发表时间：2016-08-16T16:09:15.847Z 来源：《低碳地产》2015年第16期作者：李岩[导读] 当一层二极管数量为72和二层数量为8时，输出功率最大。
当一层二极管数量为24和二层数量为8时，输出功率较大且成本较低。
李岩江苏南京 210000【摘要】由于全球环境问题和能源危机日益加重，太阳能因其储量大、分布广、绿色环保等优势得到广泛应用。
整个光伏系统的源泉就是光伏阵列。
基于旁路二极管配置不足的基础上，在经过对阴影条件下光伏组件的分析，提出了旁路二极管配置的优化策略，建立了适用于阴影条件下光伏组件排列的新模式。
【关键词】阴影；光伏组件；旁路二极管；优化配置在光伏阵列的运行过程中，阴影问题是不可避免的，且对光伏发电效率产生了重要影响。
解决阴影问题的最基本方法之一就是给光伏组件配置旁路二极管，旁路二极管不仅可以减少阴影条件下光伏阵列的输出损耗，而且可以减轻“热斑效应”的强度。
因此，优化光伏组件旁路二极管的配置问题，对光伏组件的输出效率、系统的安全性、可靠性等有重要的意义。
一、优化旁路二极管配置的意义太阳能作为可再生资源，被全球专家认定为最有发展前景的绿色资源，光伏发电成为全球趋势。
据数据统计得知，全球累积装机容量将从2014年的175.4GW上升到2015年的月223.2GW。
我国太阳辐射地区广，太阳能源丰富，发电产业前景广阔。
光伏阵列的输出受到太阳辐射强度和环境等因素的影响，太阳辐射不均匀，即产生局部阴影时，光伏阵列的输出特性更为复杂。
当光伏组件被局部阴影遮挡时，遮挡区域的电池元可能会发生热斑效应。
虽然旁路二极管配置避免了热斑效应，但是传统的计算最大功率的方法因此失效，无法对全局峰值和局部峰值作出判断。
若能掌握阴影条件下光伏阵列的排列特性，就可以验证最大输出功率的有效性。
光伏阵列由许多光伏模经固定的组合方式串联组成，分布区域广，在固定的串联方式下，当局部阴影产生时，光伏模组之间的影响会更加明显，使输出率大大减少。
光伏组件中旁路二极管之关键作用资料讲解
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＝8.46A2、选用10SQ030型二极管最大返偏电压为：VRRM=30vIAV＝10AVF＝0.55VTJ＝-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。
旁路二极管
旁路二极管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,因此在太阳能电池组件输出端的两极并联旁路二极管。
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、Bypass diode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。
二、Bypass diode 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；三、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。
四、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。
五、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＝８.４６Ａ２、选用１０ＳＱ０３０型二极管最大返偏电压为：VRRM=30v ＩＡＶ＝１０ＡＶＦ＝０.５５ＶＴＪ＝-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。
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。
旁路二极管在光伏组件中的作用
旁路二极管在光伏组件中的作用旁路二极管是一种重要的器件，在光伏组件中发挥着至关重要的作用。
它能够有效保护光伏组件，提高光伏系统的性能和可靠性。
旁路二极管可以防止光伏组件的热点效应。
在光伏组件中，由于各个电池片的性能存在差异，某些电池片可能会受到阴影或其他原因而产生热点效应。
这种热点效应会导致光伏组件的性能下降，并且可能引起组件烧损。
而旁路二极管的作用就是将热点电流绕过受影响的电池片，避免热点效应的发生，保护光伏组件的正常工作。
旁路二极管可以避免光伏组件在阴影或局部故障情况下的能量损失。
当光伏组件的一部分受到阴影或发生故障时，这部分电池片的输出电流会明显下降。
而旁路二极管能够将正常工作的电池片的电流绕过受影响的部分，使得整个光伏组件的输出电流不会因为局部故障而降低。
这样可以最大程度地提高光伏组件的发电效率，减少因阴影或局部故障引起的能量损失。
旁路二极管还可以保护光伏组件免受反向电流的损害。
在光伏系统中，由于各种原因（如太阳能电池板的温度变化、天气突变等），可能会产生反向电流。
反向电流会对光伏组件产生损害，降低其寿命。
而旁路二极管的作用就是将反向电流绕过光伏组件，避免对其产生损害，提高光伏系统的可靠性和稳定性。
旁路二极管还可以在光伏组件的维护和检修过程中起到保护作用。
在光伏组件的维护和检修过程中，为了确保操作人员的安全，需要将光伏组件与逆变器分离。
而旁路二极管可以在分离光伏组件与逆变器的同时，保护光伏组件不受电流冲击和其他损害。
旁路二极管在光伏组件中起着至关重要的作用。
它能够有效保护光伏组件，提高光伏系统的性能和可靠性。
在光伏组件的设计和安装过程中，旁路二极管的选择和配置需要根据具体的系统要求和使用环境来确定，以确保其正常工作和可靠性。
同时，在光伏系统的运行和维护过程中，也需要定期检查和维护旁路二极管，以确保其正常工作和保护光伏组件的功能。
旁路二极管在太阳能电池组件中的关键作用
旁路二极管在太阳能电池组件中的关键作用一、热斑效应一串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳能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能电池。
有光照的太阳能电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳能电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳能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＝8.46A2、选用10SQ030型二极管最大返偏电压为：VRRM=30vIAV＝10AVF＝0.55VTJ＝-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。
在太阳能电池中,太阳能光强的变化引发会输出电流电压的变化
在太阳能电池中，太阳能光强的变化引发会输出电流电压的变化。
有的公司在太阳能电池介绍这样说“接线盒内装有两个旁路二极管以减少热斑效应，三个旁路二极管减弱了由于阴影引起的功率衰减。
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,旁路二极管的电流值不能低于该块太阳能组件的电流值。
该二极管的作用是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该怎样挑选合适规格的二极管呢？组件旁路二极管的最高反向电压、反向电流等参数应该怎样去确定和设计？二极管1、二极管作用：作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。
3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
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旁路二极管在太阳能电池组件中的关键作用
一、热斑效应
一串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳能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能电池。
有光照的太阳能电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳能电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳能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。
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。