光伏电池板热斑效应防护：旁路二极管的作用与选择

光伏电池板热斑效应防护：旁路二极管的作用与选择

光伏电池板在使用过程中可能会受到遮挡，从而产生热斑效应，严重影响发电效率和电池寿命。为了解决这一问题，通常会在电池组件中并联旁路二极管。本文将详细介绍旁路二极管的作用原理及其选择标准。

热斑效应

电池板是光伏发电的核心组件，但在实际应用中常常会受到各种障碍物的遮挡。当某个串联支路中的电池板被遮蔽时，它会从其他正常工作的电池板吸收能量并转化为热量，这种现象被称为热斑效应。热斑效应不仅会降低整个系统的发电效率，还会加速电池组件的老化。

旁路二极管的作用

为了避免热斑效应带来的损害，通常会在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管。其工作原理如下：

• 正常工作状态：当所有电池片正常工作时，旁路二极管处于反向截止状态，不对电路产生任何影响。
• 非正常工作状态：如果与旁路二极管并联的电池片组中存在一个或多个非正常工作的电池片，整个线路的电流将由最小电流电池片决定。当反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时非正常工作的电池片被短路，电流绕过故障区域继续流动，确保系统能够持续发电。

旁路二极管的选择

选择旁路二极管时需要考虑以下几个关键参数：

• 耐压容量：应为最大反向工作电压的两倍
• 电流容量：应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：应尽可能小
• 压降：应尽可能小

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=30V，IAV=10A，VF=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

旁路二极管在截止状态时存在反向电流（暗电流），一般小于0.2微安。

理论上，每个电池片都应并联一个旁路二极管以获得最佳保护效果。然而，考虑到成本和暗电流损耗等因素，对于硅电池，每15个电池片并联一个旁路二极管是一个较为经济合理的方案。

在实际应用中，可以通过优化设计来减少热斑效应的影响。例如，尽量让遮蔽面积覆盖更多的电池片，而不是集中在少数几个电池片上，这样可以降低每个电池片上的阴影面积，从而提高整体发电效率。