الثنائيات الالتفافية للوحدة الكهروضوئية هي أجهزة طاقة أشباه الموصلات المستخدمة في صندوق تقاطع الألواح الشمسية الكهروضوئية لحماية الخلايا والوحدات النمطية الكهروضوئية من تأثير النقطة الساخنة.
يتم توصيل الثنائيات الالتفافية بالتوازي مع اللوحة الشمسية. عندما تعمل اللوحة الشمسية بشكل طبيعي ، يتم إجراء التيار الناتج عن الخلايا ونقلها بشكل طبيعي. ومع ذلك ، في حالة حدوث تأثير نقاط ساخنة على اللوحة الشمسية (على سبيل المثال ، بسبب الغبار والظلال وما إلى ذلك ، يعرقل اللوحة جزئيًا) ، يتم تنشيط الثنائيات الالتفافية تلقائيًا ، متجاوزًا الخلايا المصابة والسماح للتيار بالتدفق عبر دائرة الالتفافية. تمنع هذه الاستراتيجية من حرق اللوحة الشمسية بسبب التيار الكبير الناجم عن تأثير الفتاح الساخن ، مما يسمح لنظام الطاقة الشمسية بمواصلة توليد الكهرباء. هذا يقلل بشكل كبير من خطر تلف الخلايا أو حتى النار بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، وبالتالي ضمان التشغيل المستقر والآمن للمزرعة الشمسية.
العواصف الرئيسية للديود الالتفافية:
يجب أن يكون جهد الانهيار العكسي للديود أعلى من مجموع الفولتية الدائرة المفتوحة- للخلايا الشمسية المتصلة بالتوازي ؛
يجب أن يكون تيار تشغيل الصمام الثنائي أكبر من دائرة الدائرة القصيرة - للخلية الشمسية الفردية ؛
يجب أن يكون انخفاض الجهد الصمام الثنائي صغيرًا قدر الإمكان. عندما يكون التيار ثابتًا ، يزيد انخفاض الجهد الأكبر من احتمال إنتاج الحرارة ، مما قد يتسبب في فشل الصمام الثنائي ؛
تعكس المقاومة الحرارية للديود قدرتها على تبديد الحرارة ؛ كلما انخفضت المقاومة الحرارية ، كان تبديد الحرارة أفضل ؛
تعكس الحد الأقصى لدرجة حرارة الوصلات تحمل الحرارة الصمام الثنائي. إذا تجاوزت درجة حرارة تشغيل الصمام الثنائي هذا الحد لفترة طويلة من الزمن ، فقد يكون ارتفاع درجة الحرارة وتفشل. درجة حرارة الوصلات مطلوبة عمومًا لتكون أعلى من 200 درجة.
بدون الثنائيات الالتفافية ، ماذا سيحدث عند مظللة
الآن لنفترض أن الخلايا الشمسية NO2 في السلسلة أصبحت إما مظللة جزئيًا أو بالكامل بينما لم يكن الخلويتان المتبقيتان في السلسلة المتصلة ، وهذا هو أنهما يظلان تحت أشعة الشمس الكاملة. عندما يحدث هذا ، فإن إخراج السلسلة المتصلة بالسلسلة سوف يقلل بشكل كبير كما هو موضح.
لنفترض الآن أن الخلية الثانية في سلسلة الخلايا الشمسية مظللة جزئيًا أو تمامًا لجلب البقعة الساخنة ، في حين أن الخلايا الشمسية الأخرى ليست مظللة ، أي أنها لا تزال في ضوء الشمس الكامل. عندما يحدث هذا ، ستنخفض طاقة الإخراج لسلسلة الخلايا الشمسية بشكل حاد ، كما هو موضح في الشكل.
نظرًا لأن الخلية المظللة تتسبب في انخفاض تيارها ، فإن الخلية الصحية غير المغطاة بتكييف هذا الانخفاض الحالي عن طريق زيادة جهد الدائرة المفتوح - على منحنى مميز I - v. هذا يتسبب في أن تصبح الخلية المظللة منحازة عكسية ، مما يولد جهد سلبي عبر أطرافه.
يؤدي هذا الجهد العكسي إلى تدفق التيار في الاتجاه المعاكس من خلال الخلية المظللة ، مما تسبب في استهلاك الطاقة بمعدل يعتمد على ISC و IMPP. لذلك ، تعاني الخلية المظللة بالكامل من انخفاض جهد عكسي في جميع الظروف الحالية ، وبالتالي تتبدد أو تستهلك الطاقة بدلاً من توليدها.
مع الصمام الثنائي الالتفافي لحماية فشل الخلايا الشمسية من النقطة الساخنة
في ظل ظروف الظل ، تتوقف الخلية الشمسية الثانية لتوليد الكهرباء ، تتصرف بشكل مشابه لمقاومة أشباه الموصلات التي وصفناها في ما سبق. نظرًا لأن الخلية المظللة تولد قوة عكسية ، فإنها تحيز للأمام الصمام الثنائي الالتفافي المتوازي ، وتحويل التيار من الخلايا الصحية إلى الصمام الثنائي الالتفافي ، كما هو موضح في الأسهم الخضراء في الرسم البياني أعلاه. وبالتالي ، فإن الصمام الثنائي الالتفافي المتصل عبر الخلية المظللة يخلق مسارًا حاليًا يحافظ على تشغيل الخلايا الضوئية الأخرى.
ميزة أخرى من الثنائيات الالتفافية المتوازية هي أنه عند التحيز إلى الأمام ، أي عند إجراء ، فإن انخفاض الجهد الأمامي هو حوالي 0.6 فولت ، مما يحد من أي جهد سلبي عكسي مرتفع جلبه الخلية المظللة ، وبالتالي تقليل ظروف درجة الحرارة الساخنة وبالتالي فشل الخلية في التعافي عند إزالة الظلال.