8、太阳能电池阵列、光伏模块与光伏发电机技术解析

太阳能电池阵列、光伏模块与光伏发电机技术解析

1. 太阳能电池串联连接

1.1 热点问题

在光伏模块中，当串联的太阳能电池组里只有一个电池受光较少时，它需要耗散其余电池产生的部分功率，这种现象被称为“热点”问题。

1.2 串联电池组中的旁路二极管

串联太阳能电池时，可用电流受光照较少的电池限制。若有一个电池完全处于黑暗中或发生故障，会导致该电池开路，进而使整个串联组开路。为避免这种情况，可使用旁路二极管，它可跨接在每个太阳能电池或部分串联组上。

示例 4.1

假设一个由 12 个相同太阳能电池组成的串联组，其中第 6 个电池完全被遮挡。为避免该组完全失去发电能力，按图 4.5 所示，将一个二极管反向跨接在故障电池上。

*bypass.cir
（此处应包含具体的 netlist 内容，但原文未详细给出，仅提及在 Annex 4 中）

旁路二极管连接在串联组的节点 (53) 和 (55) 之间。结果如图 4.6 所示，对比了所有电池在 1000 W/m²光照下的太阳能电池阵列的 I - V 特性，以及第 6 个电池完全被遮挡并由二极管旁路后的同一阵列的 I - V 特性。可以看到，总最大电压为 5.5 V，而不是约 7 V。
图 4.7 显示了旁路二极管的电压，在探索范围内从 0.871 V 到 - 0.532 V，以及功率耗散，在大多数电压范围内取值为 3.74 W。这两条曲线有助于正确确定二极管的尺寸。

结论：当一个电池处于黑暗中时，旁路二极管可以保证阵列