یکی از ضروری ترین قطعات در ساختار هر پنل خورشیدی، دیود بای پس است. دیود بای پس به طور معمول در Junction Box یا همان جعبه سیاه رنگ پشت پنل خورشیدی قرار می گیرد و از سلول های پنل خورشیدی در مقابل خطرات حاصل از سایه، حفاظت می کند. قبل از توضیح کاربرد دیود بای پس در پنل خورشیدی، لازم است ابتدا با سه نکته زیر بیشتر آشنا شویم:
- قطعه الکترونیکی دیود و کاربرد آن
- نحوه اتصال سلول های داخل پتل خورشیدی
- خطرات ناشی از سایه در پنل خورشیدی
در ادامه قصد داریم به طور کلی 3 مورد بالا رو براتون شرح بدیم و در نهایت با کاربرد دیود بای پس در پنل خورشیدی آشنا شویم پس در ادامه با سولارنیرو همراه باشید.
دیود و کاربرد آن
اگر بخوایم به صورت خیلی ساده توضیح بدیم، دیود یک قطعه الکترونیکی کاربردی هست که دارای 2 پایه هست و جریان الکتریکی رو فقط در یک جهت هدایت و در جهت مخالف مسدود می کند. البته باید به این نکته نیز توجه داشت که برای هدایت باید ولتاژ دو سر دیود از یک مقدار مشخصی افزایش یابد. دیود ها دارای تنوع بسیاری هستند و هر کدام برای کاربرد مشخصی مورد استفاده قرار می گیرد.
به عنوان مثال دیود یکسوساز برای برای تبدیل برق شهر به برق یکسوشده همانند باتری مورد استفاده قرار می گیرد و دیود LED به قطعه ای گفته می شود که اگر در جهت مشخص و با ولتاژ مشخص انرژی الکتریکی به آن اعمال شود، از خود نور ساطع می کند.
دیود های مورد استفاده در ساختار پنل خورشیدی به طور معمول از نوع دیود شاتکی هستند. دیود های شاتکی سریع و دارای افت ولتاژ کمتری هستند. تا اینجا توضیح در مورد دیود کافی بوده و در ادامه نحوه قرار گرفتن آن در ساختار پنل خورشیدی شرح داده می شود.
اتصال سلول ها در ساختار پنل خورشیدی
هر پنل خورشیدی از تعداد مشخصی سلول خورشیدی تشکیل شده است. هر سلول دارای توان و ولتاژ مشخص است. به منظور دستیابی به ولتاژ و توان بالاتر در یک پنل خورشیدی، سلول ها با یکدیگر سری می شوند. برای مثال در یک پنل خورشدی ۶۰ سلولی تعداد ۶۰ عدد سلول با یکدیگر موازی شده اند که ولتاژ خروجی در نقطه حداکثر توان به عددی در حدود ۲۸ تا ۳۱ ولت می رسد. همچنین پنل ۷۲ سلولی را در نظر بگیرید که به دلیل افزایش تعداد سلول ها دارای ولتاژی در حدود ۳۴ تا ۳۸ ولت است.
خطرات ناشی از سایه بر روی سطح پنل خورشیدی
مهم ترین خطر ناشی از به وجود آمدن سایه بر روی سطح پنل خورشیدی، نقطعه داغ یا همان هات اسپات Hot Spot است. تمامی سلول های خورشیدی در یک پنل خورشیدی در حال تولید توان هستند و یک جریان ثابت از داخل آن عبور می کند. تمامی این سلول ها دارای یک پلاریته (جهت ولتاژ و جریان) مشخص است. در صورت به وجود آمدن سایه بر روی یکی از سلول های پنل خورشیدی، آن سلول دیگر توان تولید نخواهد کرد و در اصل مصرف کننده توان می شود. در این حالت با عبور جریان از این سلول، مقداری توان در آن تلف می شود و در نتیجه دمای سلول شروع به افزایش می کند. با افزایش دما، سلول تا مرز آتش گرفتن می رود و در برخی موارد آتشسوزی نیز اتفاق می افتد. در بعضی موارد نیز موجب قطع شدن مسیر می شود و پنل دیگر خروجی نمی دهد.
کاربرد دیود بای پس در پنل خورشیدی
همانطور که اشاره شد، در صورت سایه شدن بخشی از پنل خورشیدی، بعضی از سلول ها غیر فعال شده و به عنوان مصرف کننده در مدار ظاهر می شوند که این امر موجب به وجود آمدن هات اسپات می شود. به منظور جلوگیری از به وجود آمدن هات اسپات و آسیب رسیدن به سلول های پنل خورشیدی در مقابل سایه از دیود بای پس استفاده می شود. دیود بای پس، طوری در مدار قرار می گیرد تا با غیر فعال شدن یک سلول از یک ردیف سلول خورشیدی، کل ردیف را از مدار خارج و مسیر جریان الکتریکی را تغییر دهد.
همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید، دیود بای پس یه مجموعه از سلول خورشیدی را از مدار خارج کرده و توان پنل خورشیدی بیش از ۳۰ درصد کاهش پیدا کرده است. با این کار دیگر خطر عبور جریان از سلول سایه شده دور می شود و در مقابل مقداری توان پنل خورشیدی کاهش می یابد.
در پنل خورشیدی ۶۰ سلولی و ۷۲ سلولی معمولی از ۳ عدد دیود بای پس استفاده می شود که با به وجود آمدن سایه بر روی یک ردیف از سلول ها، سلول های همان ردیف و ردیف مجاور نیز غیر فعال می شود. پس در نتیجه هر پنل خورشیدی ۶۰ یا ۷۲ سلولی دارای ۶ ردیف است که هر دو ردیف توسط یک دیود بای پس حفاظت می شوند.
