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- 旁路二极管在光伏组件中的作用

2017年11月24日 16:41 作者: 用户评论(0

     “电压降”的产生是由于线路中电荷流动时遇到阻力而损耗了电力,造成了电压降落。二极管的压也是指的是它的PN结上的压降。如正向压降是由它的正向导通内阻决定的,但有一定的曲线,并不是像纯电阻一样的,即使是在导通状态下,也不都是一条直线。当电源电压变大时,电流升高,正向压降会相应升高一些。而反向压降在一定范围内基本不变,当反向电压达到击穿电压以后会突然增大。
      二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
      1. 正向特性。在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式,称为正向偏置。必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为0.2V,硅管约为0.6V)以后,二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),称为二极管的“正向压降”。
       2. 反向特性。在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。

在太阳能组件上,一块组件根据需要会并联若干个二极管,现在假设由于某一串电池片由于被遮挡,会出现热斑效应,此时该串电池片会被旁路掉,二极管正向导通,另外几个电池串仍能够正常工作。
      上述是相当资料上的说明,现在我有以下问题请教各位前辈:
      1、假设被旁路掉的电池片(称坏串)被完全遮挡,意思就是这个电池串完全到不起发电的作用,这个电池串就相当于一个PN结静态状态,此时P极多空穴,N极多电子,PN结簿层有一个自建内电场,P侧带负电,N侧带正电,对外保持电中性,当该坏串接入电池组时,其它电池正常发电,此时加在这个坏串上的两端的电压有势差,即P极电压高于N极电压(我想象的,不知道对不对),此时坏串才有可能作为耗电部件存在,有P向N的正向电流通电,耗电发热,直到烧掉该坏串。基于此假设,旁路二极管才起到旁路的作用,由于旁路二极管电阻与坏串相比可以忽略不计,电流正向导通,二极管相当于一要导线把电流从坏串中引流掉,坏串不再工作发热。上述理解是否正确,请给于指正。
     2、请高手解释一下,N个电池片串联时,电压等于每个电池片的两端电压之和,假设低电位端电势为零,那就是一个一个的池片电压向高处爬升,如果用PN电池片的原理来解释,该怎么解释啊。现假设每一块电池电伏一样为V第一块电池片的N极电压为V0,P端电压V,那么第二块电池N端电压也为V(串联),第二块P端电压为2V,请解释一下,第二块电池的工作原理,假设不接第三块了。这个问题很专业,这里有一点资料不知可否用上旁路二极管常用在光伏电池组件上,用串上并联旁路二极管的方法来减轻热斑的影响。首先来看看热斑的形成原理:被遮挡的电池片不再发电,自身相当于一个消耗电阻;在其两端产生S-1 片电池片的方向偏压,如无旁路二极管保护,则组件电流流过后将产生热量。组件的正向I-V特性曲线和被遮挡的电池片的反向I-V特性曲线相交出形成的阴影为电池片的最大消耗功率。在太阳电池(串)两端并联旁路二极管,旁路二极管开始工作,将被遮挡的一串电池片旁路掉,组件电流从旁路二极管流过,保证组件工作正常,并保护了被遮挡的电池片不会被损坏。即使这样,被旁路掉的那部分电池串中没有被遮盖的电池片也无法正常发电,是一种损失。
    另外,由于旁路二极管是并联方式连接在一串电池片两端,常态下二极管处于反向截至状态,反向压降取决于反向压降约为:0.5N V(一串电池片的数量N),由二极管反向电流特性知,二极管反偏时有漏电流经过,此电流很小,一般在微安级。反向电偏置电压和温度对反向电流的影响。温度及反向偏置压降对IR 的影响;温度升高使得IR 成倍地升高,同样,反向压降的增加可以导致二极管漏电流的增加。所以理想状态下是每片电池片加旁路二极管一只,但在实际应用中,没有厂家会这么做,只能是在在满足组件使用要求的情况下,统筹考虑每个旁路二极管旁路的太阳电池数量。这样以来,对旁路二极管的性能要求就尤为重要了。

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( 发表人:何安淇 )

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