可避免光伏电池板热斑效应的旁路二极管的作用及选择

为了避免光伏电池板产生热斑效应，一般在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管。本文介绍了旁路二极管的选择，包括耐压、最大偏压、反向电流等。

热斑效应

电池板是光伏发电的动力源，应用中时常会受到障碍物的遮挡。这是非常有害的，如果某个串联支路中的电池板被遮蔽，将被当作负载消耗其他太阳电池板所产生的能量并发热，这就是热斑效应。

热斑效应严重破坏太阳能电池的发电效率，消耗有光照的太阳电池所产生的能量，降低电池组件的寿命。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。

旁路二极管的作用

在电池片出现热斑效应时，旁路二极管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。这分两种情形：


（1）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。

（2）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。

旁路二极管的选择

选择原则旁路二极管时，应注意一些基本原则：耐压容量为最大反向工作电压的两倍、电流容量为最大反向工作电流的两倍、结温温度应高于实际结温温度、热阻小、压降小。以10SQ030肖特基二极管为例：

电流容量最小应为：I=4.73×2=8.46A。

最大反偏电压为：VRRM=30vIAV=10AVF=0.55V，TJ=-55-200℃。

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。

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15个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。

在实际应用中，由于遮蔽一个电池片与遮蔽两块电池片各一半的效果不同，所以当遮蔽不可避免时，可通过设计让一定面积的遮蔽覆盖尽可能多的电池数量，把每个电池上的阴影面积尽可能减少，这样就可以降低热斑效应，提高光伏电池板的发光效率。