旁路二極管在某些條件下允許電流繞過器件或設備。旁路的情況可能包括設備故障或開路等。在太陽能電池板中，當旁路二極管出現(xiàn)故障或開路時，或者換句話說，與其他相鄰太陽能電池板相比，旁路二極管的額定值被低估時，旁路二極管就會起作用。旁路二極管以反向并聯(lián)配置與太陽能電池板連接。太陽能電池或面板串聯(lián)連接以確定電壓水平。以反向并聯(lián)配置安裝到每個電池的旁路二極管允許在任何相鄰太陽能電池不可用的情況下提供電流。反向并聯(lián)配置不會影響太陽能電池的輸出，并且旁路二極管連接到一組電池，而不是跨接在每個電池上，這會變得昂貴。
　　太陽能電池的構(gòu)造和工作原理　　太陽能電池基本上是一種半導體器件，具有多層半導體材料。就像PN結(jié)二極管一樣，太陽能電池由P型層和N型層組成。這些層是通過摻雜具有過量或缺乏電子的材料而形成的。具有過剩電子的層由N型半導體構(gòu)成，而具有缺乏電子或過?？昭ǖ膶佑蒔型半導體構(gòu)成。這些層的組合使硅晶片變得對光敏感，并在光子/光照射時在其端子上產(chǎn)生電能。將許多這樣的硅片以串并聯(lián)組合連接以獲得具有顯著開路電壓的電池，這包括太陽能電池。太陽能電池通過金屬條相互連接，以引導電流流向輸出。落在細胞上的光為半導體材料的電子提供能量，并使它們脫離原子鍵。使用半導體材料建立電路徑，以將電流從每個半導體晶片集中收集到輸出。太陽能電池在面向太陽的表面上相互連接。面向太陽的表面經(jīng)過防反射處理，以吸收落在其上的大部分陽光。從太陽能電池板獲得的兩個電觸點（+和-）連接到負載或其他電池板，以擴展整個太陽能系統(tǒng)的容量。正極端子通常從正面和背面獲得太陽能電池背面的負極端子。

　　太陽光下的太陽能電池及其符號圖1：陽光下太陽能電池的結(jié)構(gòu)及其符號
　　單個太陽能電池產(chǎn)生的電壓通常為0.5 至 0.6 伏 (DC)。太陽能電池產(chǎn)生的電壓取決于太陽能電池的構(gòu)造和配置。然而，連接負載時產(chǎn)生的電流大小主要取決于撞擊太陽能電池板表面的光子。通常，電壓幾乎保持恒定，而電流被認為與電池的尺寸和落在其上的光強度成正比。由于制造工藝的原因，太陽能電池可能與其他連接的太陽能電池不同，這可以與太陽能電池一起建模為內(nèi)阻。太陽能電池或光伏（PV）電池的等效模型如下圖所示?！　√柕刃Ｐ蛨D 2：太陽能電池的等效電路

　　光伏（PV）特性　　當暴露在陽光下時，光伏太陽能電池會產(chǎn)生直流電。在沒有負載的情況下（I OC = 0），產(chǎn)生的電壓最大，稱為開路電壓（V OC）。開路電壓（V OC）通常在 0.5 至 0.6 伏直流范圍內(nèi)，并且與標準電池電壓（即 1.5 伏）相比，這樣的電壓要低得多。多個電池串聯(lián)可以像普通電池一樣提高開路電壓。太陽能電池產(chǎn)生的最大電流取決于陽光的吸收。在一定的陽光照射下，端子短路時產(chǎn)生最大電流，稱為短路電流（I SC）。然而，在此工作點，開路電壓已降至零，因此輸出電壓很大程度上取決于負載電流。當輸出電流從 I SC減小到 0 時，輸出電壓 (V O ) 從 0 增加到 V OC。

　　IV 特性和不同的日照水平圖 3：典型太陽能電池的 IV 特性以及不同日照水平下的 IV 特性
　　輸出電流或功率與光伏器件前表面吸收的太陽光強度成正比。例如，在多云天氣下，照射在前表面上的陽光可能會降低輸出電流或功率，但仍然可以產(chǎn)生完整的輸出電壓。更明亮的陽光（而不是溫度）可以提供與其連接的負載的重負載電流要求。然而，可以產(chǎn)生的電流存在最大限制，即可以輸送到負載的電流I MAX，并且主要取決于光伏發(fā)電的尺寸。太陽能電池二極管的選擇僅取決于光伏發(fā)電的最大可輸出電流（I MAX ）。這取決于：細胞的表面積陽光使用的半導體類型轉(zhuǎn)換成電流的效率
　　二極管在光伏陣列中的使用
　　光伏陣列由串聯(lián)和并聯(lián)連接的太陽能電池板組成。串聯(lián)組合有助于獲得更高的開路電壓，而并聯(lián)組合則提供更高的輸出電流。二極管是一種單向器件，這意味著它只允許電流沿一個方向流動。串聯(lián)支路中使用的阻塞二極管允許支路電流僅從太陽能電池/電池板流向輸出。在沒有阻流二極管的情況下，具有較高電壓的支路可能向低壓支路貢獻/供應電流，從而導致?lián)p耗和發(fā)熱。損壞的電池或部分遮光可能會導致這種情況。然而，阻塞二極管會阻止電流從其他分支流向此類太陽能電池板的分支。
　　旁路二極管　　旁路二極管與太陽能電池或電池板反向并聯(lián)布置。我們知道，在串聯(lián)支路中，相同的電流流過每個串聯(lián)元件。在光伏陣列中，太陽能電池板的輸出可能會由于劣化或部分遮蔽而減弱，與高效且完全暴露在陽光下的太陽能電池板產(chǎn)生的電流相比，這可能會降低其電流容量。高效且暴露的太陽能電池板產(chǎn)生的電流可能會過度驅(qū)動低效的太陽能電池板，導致過熱和燃燒。然而，在這種情況下，旁路二極管會變得正向偏置，并且電流流過旁路二極管，而不是流過減弱/損壞的太陽能電池板。旁路二極管與太陽能電池板并聯(lián)放置，而阻塞二極管與太陽能電池板串聯(lián)放置。 

　　帶有旁路和阻塞二極管的太陽能電池陣列圖 4：帶有旁路和阻塞二極管的光伏陣列
　　上圖中，與太陽能電池板并聯(lián)放置的綠色二極管是旁路二極管。它們的作用是形成低電阻路徑，并且應該能夠安全地處理額定電流。紅色二極管是阻塞或隔離二極管，它們確保電流從太陽能電池板僅流向外部負載。這是為了防止產(chǎn)生的電流從并聯(lián)分支流向同一陣列中被遮擋/減弱的太陽能電池板的其他分支。還可以通過在夜間向太陽能電池陣列提供電流來防止充電電池的耗盡。阻塞二極管用于光伏陣列的每個并聯(lián)分支中。常規(guī)二極管和肖特基二極管可用作旁路和阻塞二極管。此外，它們具有多種額定值，可以根據(jù)光伏陣列額定值進行選擇。此外，傳統(tǒng)二極管的壓降約為0.7伏，肖特基二極管的壓降約為0.4伏。肖特基二極管的較小壓降使其更適合在光伏陣列中用作旁路和阻塞二極管。肖特基二極管在串聯(lián)支路中產(chǎn)生較小的壓降，從而形成高效陣列，并且阻塞二極管的功耗較小。 光伏電池板制造商在太陽能電池板內(nèi)部制造了旁路和阻塞二極管，以保持外部電路簡單。
　　結(jié)論
　　太陽能電池由具有過量電子（N型）和缺乏電子（P型）的半導體層制成。形成 PN 結(jié)的層對光/光子敏感。光能通過這個 PN 結(jié)轉(zhuǎn)換成電能，形成太陽能電池。太陽能電池的電壓非常低，在 0.5 至 0.6 伏直流范圍內(nèi)，可以通過串聯(lián)添加多個太陽能電池來提高電壓，也可以包括并聯(lián)支路。這種形式的太陽能電池串并聯(lián)組合而成了太陽能電池板。太陽能電池產(chǎn)生的電流主要取決于光強度、表面積及其制造中使用的材料。太陽能電池陣列是由多個太陽能電池板進一步串并聯(lián)組合而成，通過大量太陽能電池板增加覆蓋面積。當任何太陽能電池板損壞或部分被遮擋時，該系列太陽能電池板可能會面臨電流減少的情況。在這種情況下，旁路二極管用于旁路弱化的太陽能電池板，以避免該太陽能電池板加熱和燃燒。類似地，電流可能從其他并聯(lián)支路流向弱化支路。特別是，在晚上，充電的電池可以開始向太陽能電池陣列提供電流。為了防止支路中出現(xiàn)這種反向電流，使用了阻塞二極管。旁路和阻塞二極管的額定值取決于太陽能電池板的最大額定電流。兩個二極管可以相同，但用途不同。與傳統(tǒng) PN 結(jié)二極管相比，肖特基二極管的正向壓降更小，在太陽能電池板中效率更高。旁路和阻塞二極管通常由制造商內(nèi)部連接，以保持設計簡單。