一、熱斑效應成因

通常，光伏組件被安裝于地域開闊、陽光充足的地帶，而且光伏組件設計使用壽命較長，如晶硅光伏組件的設計使用壽命處于20~25年之間。在光伏組件被使用期間，難免出現(xiàn)飛鳥、塵土、落葉等遮擋物落于其上并遮擋其部分表面的情況。

當光伏組件部分表面形成陰影，而其余表面未被遮擋仍處于陽光暴曬之中時，光伏組件被遮擋的部分不能發(fā)電并變?yōu)樨撦d，該負載所需的電能由光伏組件其余未被遮擋的部分提供，光伏組件內部形成回路，該回路等效于光伏組件反向供電于二極管。

當?shù)刃в诙O管光伏組件被反向通電時，其電阻較大，可使該光伏組件（被遮擋的光伏組件）發(fā)熱，此現(xiàn)象即為熱斑效應。熱斑效應可使焊點熔化、封裝材料破壞，嚴重時可使光伏組件失效。

二、太陽能電池片（光伏組件）等效于二極管的原理

太陽能電池片的發(fā)電原理是半導體所形成的PN結在受到光照的條件下，電子趨向N型半導體運動，空穴趨向P型半導體運動，當太陽能電池片外接負載后，流向N型半導體的電子通過導線、負載流回至P型半導體。因此，太陽能電池片發(fā)電時N型半導體為負極，P型半導體為正極。

二極管單向導電的原理是利用PN結的單向導電特性，PN結在沒有發(fā)電條件時，PN結內部具有N型半導體為正極、P型半導體為負極的內電場。當外電場與內電場方向相同時，內電場加強，PN結反向截止，即二極管處于反向截止狀態(tài)；當外電場與內電場方向相反時，內外電場相互抵消，PN結正向導通，即二極管處于正向導通狀態(tài)。

因為太陽能電池片與二極管均包含PN結結構，所以當太陽能電池片不發(fā)電時，其負載特性類似于二極管。

又因為光伏組件中太陽能電池片間的連接是通過一個太陽能電池片的N型半導體端與另一個太陽能電池片的P型半導體端串聯(lián)連接，所以當太陽能電池片因被遮擋而變?yōu)樨撦d時，其他正常發(fā)電的太陽能電池片的正極（P型半導體端）與該負載的內電場的正極（N型半導體端）連接，其他正常發(fā)電的太陽能電池片的負極（N型半導體端）與該負載的內電場的負極（P型半導體端）連接，PN結處于內外電場方向相同的狀態(tài)，即此時被遮擋的太陽能電池片可等效于反向截止狀態(tài)的二極管。

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圖中正負極為外電場正負極，圖片來源：網絡資料

三、熱斑效應的解決辦法

為了防止光伏組件因熱斑效應而被破壞，可在光伏組件的的正負極間并聯(lián)旁路二極管。當光伏陣列中的某個光伏組件或光伏組件中的某一部分因被遮擋或故障停止發(fā)電時，該旁路二極管可導通，工作電流可經旁路二極管繞過故障組件，防止光伏組件的熱斑效應，同時，使其他光伏組件可繼續(xù)正常發(fā)電。

一般，旁路二極管被安裝于接線盒中，安裝數(shù)量根據(jù)光伏組件的功率值確定。通常，一個接線盒中安裝1~3個旁路二極管。



圖片來源：中國慕課大學《光伏發(fā)電工程技術》

審核編輯：劉清