太阳能电池板中的旁路二极管

旁路二极管与单个太阳能电池或面板并联连接，以便在电池或面板出现故障或开路时提供电流路径。

这种旁路二极管的使用允许一系列（称为串）连接的电池或面板继续以降低的电压供电，而不是根本不供电。

旁路二极管反向连接在太阳能电池（或面板）正负输出端子之间，对其输出没有影响。理想情况下，每个太阳能电池都有一个旁路二极管，但这可能相当昂贵，所以通常每个小组串联电池使用一个二极管。

“太阳能电池板”是用个人构建的。太阳能电池，太阳能电池由硅半导体材料层制成。用物质处理一层硅以产生过量的电子。这成为负片层或N片层。对另一层进行处理以产生电子缺陷，并成为类似于晶体管和二极管的正极或P型层。

当与导体组装在一起时，这种硅排列成为光敏PN-结半导体。事实上，光伏太阳能电池或PV更常被称为光电二极管。

光伏太阳能电池将PN结周围的光子光直接转换为电能而无需任何移动或机械部件。光伏电池通过太阳光而不是热量产生能量。事实上，它们在寒冷时效率最高！。

当暴露在阳光下（或其他强光源）时，单个太阳能电池产生的电压约为0.58伏直流电流。 （安培）与光能（光子）成正比。在大多数光伏电池中，电压几乎是恒定的，电流与电池的大小和光的强度成正比。

左侧所示的PV等效电路是具有串联内阻 R INTERNAL 的电池，与任何其他传统电池类似。然而，由于内部电阻的变化，电池电压和因此可用电流将在相同尺寸和结构的光伏电池之间变化，连接到相同的负载，并且在相同的光源下，因此必须在太阳能电池板组件中考虑到这一点。你买。

光伏太阳能电池面向太阳光的硅晶片由电触点组成，并涂有防反射涂层，有助于更有效地吸收阳光。电触点提供半导体材料和外部电负载之间的连接，例如灯泡或电池。

当阳光照射在光伏电池上时，光子会照射到半导体材料的表面并释放出来。来自原子键的电子。在制造期间，将某些掺杂化学品添加到半导体组合物中以帮助建立释放的电子的路径。这些路径产生电流，形成电流，开始在光伏太阳能电池的表面上流动。

金属条放置在光伏电池的表面上，以收集形成正电极的电子（ + ）单元格的连接。电池的背面，远离入射太阳光的一侧由一层铝或钼金属组成，形成与电池的负（ - ）连接。然后光伏太阳能电池具有两个用于传统电流的电连接，一个正极，一个负极，如图所示。

光伏太阳能电池构造

光伏太阳能电池产生的太阳能发电类型与电池相同。当没有连接外部电路时，大多数光伏太阳能电池产生约0.5至0.6伏的“无负载”开路电压。此输出电压（ V OUT ）在很大程度上取决于PV电池的负载电流（ I ）要求。

例如，在非常阴天或无光泽的一天，电流需求将很低，因此电池可以提供全输出电压，但输出电流减小。但随着负载的当前需求增加，结点需要更亮的光（太阳辐射）以维持完整的输出电压， V OUT

然而，无论太阳辐射的强度或亮度如何，单个光伏太阳能电池可以提供的最大电流存在物理限制。这称为最大可交付电流，符号为 I MAX

I MAX 单个光伏太阳能电池的价值取决于电池的尺寸或表面积（特别是PN结），直射阳光照射电池的数量，将太阳能转换成电流的效率，当然还有类型半导体材料制造的电池由硅，砷化镓，硫化镉或碲化镉等制成。

因此，当选择阻塞二极管或旁路二极管连接太阳能电池或面板时，这个最大电流值， I MAX 需要考虑在内。

光伏阵列中的二极管

PN结二极管的作用类似于固态单向电动阀，仅允许电流仅在一个方向上流过自身。这样做的优点是二极管可用于阻挡来自电太阳能电路的其他部分的电流。当与光伏太阳能电池板一起使用时，这些类型的硅二极管通常被称为阻塞二极管。

旁路二极管与其中一个并联使用单个或多个光伏太阳能电池，通过在坏电池周围提供电流路径，防止电流从良好，暴露于阳光的太阳能电池过热并烧掉较弱或部分遮蔽的太阳能电池。阻塞二极管的使用方式与旁路二极管不同。

太阳能电池板中的旁路二极管与光伏电池或面板“并联”以分流其周围的电流，而阻塞二极管则以“串联”方式连接。 PV面板可防止电流流回它们。因此，阻塞二极管与旁路二极管不同，尽管在大多数情况下二极管在物理上是相同的，但它们的安装方式不同并且用于不同的目的。考虑下面的光伏太阳能电池阵列。

光伏阵列中的旁路二极管

正如我们如前所述，二极管是允许电流仅在一个方向流动的设备。上面绿色的二极管是“旁路二极管”，一个与每个太阳能电池板并联，以提供低电阻路径。太阳能电池板和阵列中的旁路二极管需要能够安全地承载这种短路电流。

红色的两个二极管被称为“阻塞二极管”，每个串联一个串联分支。阻塞二极管与旁路二极管不同，但在大多数情况下，两个二极管在物理上是相同的。然而，它们的安装方式不同，有不同的用途。

这些阻塞二极管，也称为串联二极管或隔离二极管，确保电流仅在串联阵列的“OUT”方向流动到外部负载，控制器或电池。

这样做的原因是为了防止同一阵列中其他并联连接的PV板产生的电流流回较弱（阴影）的网络，并防止完全阻止充电电池在晚上从阵列放电或排水。因此，当多个太阳能电池板并联时，每个并联连接的分支都应使用阻塞二极管。

一般来说，当有两个或多个并联支路或有一个并联时，阻隔二极管用于光伏阵列。当太阳在天空中移动时，一些阵列在白天会变成部分阴影的可能性。所用阻隔二极管的尺寸和类型取决于光伏阵列的类型。

太阳能电池板和阵列中有两种类型的二极管作为旁路二极管：PN结硅二极管和肖特基势垒二极管。两者都具有广泛的额定电流。肖特基势垒二极管的正向压降低得多，约为0.4伏，而硅二极管的PN二极管压降为0.7伏。

这种较低的压降可以节省一个完整的PV电池。因此，太阳能电池阵列的串联支路，由于阻塞二极管中的功率消耗较少，因此阵列效率更高。大多数制造商在其太阳能电池板中都包括阻塞二极管和旁路二极管，从而简化了设计。