结晶硅类电池板是将所有的电池单元(发电元件)串联连接的。因此,只要有一枚电池单元因故障不发电,就会影响整块电池板,造成输出功率降低。旁路二极管担任着弥补太阳能电池板这种结构缺点的功能。
因某种故障输出功率大幅降低的电池单元会变成电阻。那样的话,电池单元的串联电路整体都很难通过电流。为了防止这种输出功率降低,很多电池板将电池单元分为多组。万一有难以通过电流的电池单元出现时,就绕过包含该单元在内的分组,其余组的单元就可继续送电。旁路二极管就负责这种迂回功能。
旁路二极管不只在电池单元发生故障时工作。例如,部分太阳能电池板被阴影挡住时,阴影部分的电池单元的输出功率会大幅降低。这时旁路二极管也会发挥作用,会绕过发电量大幅降低的分组。
当旁路二极管发生故障时会造成什么后果呢?旁路二极管的故障有开路和短路两种类型。
发生开路故障时,即使发生因阴影等造成输出功率大幅降低的电池单元,旁路二极管也没有了可绕过包含该单元分组的功能。因此,电流会继续流经变成了电阻的电池单元。这样,该电池单元周边的温度就会上升,变成热区。其结果会造成封装材料剥离、背板熔化等外观上的异常。从这样产生的热区部分的热分布来看,温度有时会超过400℃。这种状态一直持续的话,材料会碳化,甚至可能起火。
发生短路故障时,因绕开旁路二极管会持续流过大量电流。而旁路二极管的设计是不支持电流长时间大量流过的状态的。因此,这样会造成旁路二极管发热。其结果可能导致安装旁路二极管的接线盒受热变形甚至熔化。