مقالات › سلول خورشیدی

کاربرد دیود در صفحات خورشیدی

۱۹ آبان ۱۳۹۹

استفاده از دیود بای‌پس در سلول‌ها و صفحات‌ خورشیدی که به‌صورت سری به یکدیگر متصل شدند، باعث تأمین یا قطع کامل انرژی در صورت کاهش ولتاژ می‌شوند.

امروزه، با رواج تولید انرژی پاک و مقرون‌ به‌ صرفه، استفاده از سلول‌های خورشیدی به صورت چشم‌گیری در حال افزایش است و مردم به نصب سلول‌ها یا صفحات خورشیدی بر روی پشت بام‌های منازل‌شان روی می‌آورند.

پنل‌های خورشیدی، جز یکی از حیاتی‎ترین اجزای سیستم‌های فتوولتاییک بوده و هر عملی که منجر به کاهش کارآیی و مقدار توان تولیدی پنل‌ها گردد، در واقع به نحوی اتلاف سرمایه‌گذاری‌های انجام شده است. باید توجه داشت که عوامل مختلفی می‌تواند منجر به کاهش کارآیی پنل‌های خورشیدی گردد؛ که یکی از این موارد از دست رفتن یک سلول و یا تعدادی از سلول‌ها به دلیل سایه، کثیفی، شکستگی و … است.

هر سلول خورشیدی ولتاژی در حدودی 0.5 تا 0.6 ولت را تولید می‌نماید لذا جهت دستیابی به ولتاژ مورد نیاز در پنل‌های خورشیدی، عمل سری‌سازی بین سلول‌های خورشیدی انجام می‌گیرد. شکل زیر نحوه سری‌سازی بین سلول‌های خورشیدی جهت دستیابی به ولتاژ مورد نظر را نشان می‌دهد.

استفاده از دیود بای‌پس در سلول‌ها و صفحات‌ خورشیدی که به‌ صورت سری به یکدیگر متصل شدند، باعث تأمین یا قطع کامل انرژی در صورت کاهش ولتاژ می‌شوند. دیود بای‌پس به‌صورت بایاس معکوس به پایانه‌های مثبت و منفی سلول‌های (صفحات) خورشیدی متصل شده‌اند و هیچ تأثیری در خروجی آن‌ها ندارند. به‌طور ایده‌آل برای هر سلول خورشیدی می‌توان یک دیود بای‌پس قرار داد اما به علت هزینه بالای آن‌ها بهتر است برای هر گروه کوچک از سلول‌های سری، یک دیود بای‌پس تعبیه شود.

نحوه عملکرد دیودهای بای پس:

عمل سری‌سازی جهت دستیابی به ولتاژ و توان مورد نظر، کاملا ضروری است، ولیکن چنانچه یک سلول در این مسیر دچار سایه، شکستگی، کثیفی و … شود، منجر به آن خواهد شد که عملکرد کلیه سلول‌ها مختل شده و یا بعبارتی دیگر کل توان پنل از دست خواهد رفت. شکل زیر حالتی را نشان می‌دهد که چندین سلول با همدیگر سری شده‌اند.

در شکل فوق ملاحظه می‌شود که یکی از سلول‌ها دچار سایه شده است که این امر منجر به آن می‌شود که کل انرژی تولیدی سایر سلول‌ها نیز در سلول سایه‌دار تلف شود. اما دلیل این موضوع چیست؟ هر سلول خورشیدی به صورت یک منبع جریان که با یک دیود معکوس موازی مدل می‌گردد. شکل زیر مدل مداری یک سلول خورشیدی را نشان می‌دهد.

از سویی دیگر در حالت کارکرد عادی می‌توان سلول‌ها را با یک منبع ولتاژ 0.5 ولتی نیز معادل نمود. حال فرض کنید که یکی از سلول‌ها دچارسایه شده است این امر بدین معناست که این سلول جریان و یا توانی تولید نمی‌کند، به عبارت دیگر، جریان صفر و منبع جریان مدار باز است. این امر باعث خواهد شد که ولتاژ بقیه سلول‌ها بر روی دیود این سلول افتاده و دیود مربوطه با توجه به افزایش ولتاژ در ناحیه شکست بهمنی قرار گیرد و این امر نیز منجر به اتلاف توان در دیود این سلول خواهد شد. در شکل زیر منحنی عملکردی یک دیود به تصویر کشیده شده است.

در شکل فوق قسمت هاشورخورده به نحوی نمایانگر مقدار تلفات دیود در حالت شکست بهمنی می‌باشد و به همین دلیل چنانچه سلولی دچار سایه، شکستگی و … شود، توان تولیدی سایر سلول‌ها در این سلول تلف خواهد شد. کمپانی‌های سازنده برای حل این مساله از دیودهایی به نام دیودهای بازیابی معکوس و یا Bypass Diode استفاده می‌کنند. شکل زیر عملکرد دیودهای Bypass را نشان می‌دهد.

همانطور که ملاحظه می‌شود دیودهای Bypass به صورت موازی با سلول‌ها قرار گرفته و در حالت عادی عملکرد سلول‌ها، در ناحیه بایاس معکوس قرار دارند و چنانچه سلولی دچار سایه شود همانند سلول شماره 4 در شکل فوق، این دیودها به صورت مستقیم بایاس شده و روشن خواهد شد و بدین ترتیب مانع از آن خواهند شد که کل پنل خورشیدی از مدار خارج شود. نکته دیگری که باید بدان اشاره داشت، این است که؛ به دلیل مسائل فنی و اقتصادی؛ امکان استفاده دیود Bypass بازای هر سلول وجود نداشته و لذا برای چندین سلول از یک دیود Bypass استفاده می‌شود.

گروه تحقیق و توسعه تالی الکتریک

برچسب زده شده با

ثبت دیدگاه

لطفا برای درج دیدگاه خود فرم زیر را تکمیل نمایید.

نام:*

پست الکترونیک:

تلفن همراه:

دیدگاه شما:*

               __         
              /  |        
 _   _  _   _ `| |   __ _ 
| | | || | | | | |  / _` |
| |_| || |_| |_| |_| (_| |
 \__, | \__, |\___/ \__,_|
  __/ |  __/ |            
 |___/  |___/

↺

کد امنیتی نمایش داده شده در تصویر بالا را وارد فرمایید.

در زمینه مقالات