I diodi di bypass del modulo fotovoltaico sono dispositivi di alimentazione a semiconduttore utilizzati nella scatola di giunzione dei pannelli solari fotovoltaici per proteggere le celle fotovoltaiche e i moduli dall'effetto hot spot.
I diodi di bypass sono collegati in parallelo con il pannello solare. Quando il pannello solare funziona normalmente, la corrente generata dalle celle viene condotta e trasferita normalmente. Tuttavia, se si verifica un effetto spot hot sul pannello solare (ad esempio, a causa di polvere, ombre, ecc. Ostrimenti parzialmente del pannello), i diodi di bypass vengono attivati automaticamente, bypassing delle celle interessate e consentendo alla corrente di fluire attraverso il circuito di bypass. Questa strategia impedisce al pannello solare di bruciare a causa della grande corrente causata dall'effetto del punto caldo, consentendo al sistema di energia solare di continuare a generare elettricità. Ciò riduce significativamente il rischio di danni alle cellule o addirittura incendio a causa del surriscaldamento, garantendo così il funzionamento stabile e sicuro della fattoria solare.
Caratteristiche chiave del diodo di bypass:
La tensione di rottura inversa del diodo deve essere superiore alla somma delle tensioni del circuito - aperte delle celle solari collegate in parallelo;
La corrente operativa del diodo deve essere maggiore della corta - corrente del circuito della singola cella solare;
La caduta di tensione del diodo dovrebbe essere il più piccolo possibile. Quando la corrente è costante, una caduta di tensione maggiore aumenta la probabilità di produzione di calore, causando potenzialmente un guasto del diodo;
La resistenza termica del diodo riflette la sua capacità di dissipazione del calore; Più bassa è la resistenza termica, migliore è la dissipazione del calore;
La temperatura di giunzione massima riflette la tolleranza al calore del diodo. Se la temperatura operativa del diodo supera questo limite per un lungo periodo di tempo, può surriscaldarsi e fallire. La temperatura di giunzione è generalmente richiesta per essere superiori a 200 gradi.
Senza bypass diodi, cosa accadrà quando ombreggiato
Ora supponiamo che la cella solare NO2 nella stringa sia diventata parzialmente o completamente ombreggiata mentre le restanti due celle nella stringa collegata in serie non lo fanno, cioè rimangono in pieno sole. Quando ciò si verifica, l'output della stringa collegata in serie si ridurrà drasticamente come mostrato.
Supponiamo ora che la seconda cella nella stringa di celle solari sia parzialmente o completamente ombreggiata per portare il punto caldo, mentre le altre due celle solari non sono ombreggiate, cioè sono ancora in piena luce solare. Quando ciò accade, la potenza di uscita della stringa di cella solare scenderà bruscamente, come mostrato nella figura.
Poiché la cella ombreggiata provoca la caduta della sua corrente, la cella sana e non ombreggiata si adatta a questo calo corrente aumentando la sua tensione del circuito - aperta sulla curva caratteristica i - V. Ciò fa sì che la cella ombreggiata diventi distorta inversa, generando una tensione negativa attraverso i suoi terminali.
Questa tensione inversa provoca il flusso di corrente nella direzione opposta attraverso la cella ombreggiata, facendo sì che consumi potenza a una velocità che dipende da ISC e dall'IMPP. Pertanto, una cellula completamente ombreggiata sperimenta un calo di tensione inverso in tutte le condizioni attuali e quindi dissipa o consuma potenza anziché generarla.
Con diodo di bypass per proteggere il guasto delle celle solari dal punto caldo
In condizioni di ombra, la seconda cella solare si interrompe per generare elettricità, comportandosi in modo simile alla resistenza dei semiconduttori che abbiamo descritto su quanto sopra. Poiché la cella ombreggiata genera potenza inversa, in avanti prevede il diodo di bypass parallelo, deviando la corrente dalle due cellule sane al diodo di bypass, come mostrato dalle frecce verdi nel diagramma sopra. Pertanto, il diodo di bypass collegato attraverso la cella ombreggiata crea un percorso di corrente che mantiene il funzionamento delle altre due celle fotovoltaiche.
Un altro vantaggio dei diodi di bypass paralleli è che quando in avanti distorto, cioè quando conducono, la caduta di tensione in avanti è di circa 0,6 volt, limitando così l'elevata tensione negativa inversa portata dalla cella ombreggiata, riducendo quindi le condizioni di temperatura del punto caldo e quindi il fallimento delle cellule, consentendo alla cella di riprendersi quando l'ombreggiatura viene rimossa.