Los diodos de derivación del módulo PV son dispositivos de potencia de semiconductores utilizados en la caja de unión de paneles solares fotovoltaicos para proteger las células y módulos fotovoltaicos del efecto de punto caliente.
Los diodos de derivación están conectados en paralelo con el panel solar. Cuando el panel solar está funcionando normalmente, la corriente generada por las células se realiza y se transfiere normalmente. Sin embargo, si se produce un efecto de punto caliente en el panel solar (por ejemplo, debido al polvo, las sombras, etc. obstruye parcialmente el panel), los diodos de derivación se activan automáticamente, evitando las células afectadas y permitiendo que la corriente fluya a través del circuito de derivación. Esta estrategia evita que el panel solar se queme debido a la gran corriente causada por el efecto de punto caliente, lo que permite que el sistema de energía solar continúe generando electricidad. Esto reduce significativamente el riesgo de daño celular o incluso de incendio debido al sobrecalentamiento, asegurando así el funcionamiento estable y seguro de la granja solar.
Caracterítica clave del diodo de derivación:
El voltaje de desglose inverso del diodo debe ser mayor que la suma de los voltajes de circuito abiertos - de las celdas solares conectadas en paralelo;
La corriente de funcionamiento del diodo debe ser mayor que la corriente de circuito - corta de la célula solar individual;
La caída de voltaje del diodo debe ser lo más pequeña posible. Cuando la corriente es constante, una caída de voltaje mayor aumenta la probabilidad de producción de calor, lo que puede causar falla de diodo;
La resistencia térmica del diodo refleja su capacidad de disipación de calor; Cuanto menor sea la resistencia térmica, mejor será la disipación de calor;
La temperatura máxima de unión refleja la tolerancia al calor del diodo. Si la temperatura de funcionamiento del diodo excede este límite durante un largo período de tiempo, puede sobrecalentar y fallar. La temperatura de la unión generalmente se requiere para superar los 200 grados.
Sin diodos de bypass, lo que sucederá cuando se sombree
Ahora supongamos que la celda solar NO2 en la cadena se ha sombreado parcial o completamente, mientras que las dos células restantes en la serie conectada en serie no lo han hecho, es decir, permanecen a pleno sol. Cuando esto ocurre, la salida de la cadena conectada en serie se reducirá drásticamente como se muestra.
Ahora suponga que la segunda célula en la cadena de células solares está parcial o completamente sombreada para traer un punto caliente, mientras que las otras dos células solares no están sombreadas, es decir, todavía están a plena luz del sol. Cuando esto sucede, la potencia de salida de la cadena de celda solar disminuirá bruscamente, como se muestra en la figura.
Debido a que la celda sombreada hace que su corriente caiga, la celda sana y sin programar se adapta a esta caída de corriente al aumentar su voltaje de circuito abierto - en la curva característica I -} V. Esto hace que la célula sombreada se sesgue inversa, generando un voltaje negativo en sus terminales.
Este voltaje inverso hace que la corriente fluya en la dirección opuesta a través de la celda sombreada, lo que hace que consuma energía a una velocidad que depende de ISC y el AMPP. Por lo tanto, una celda completamente sombreada experimenta una caída de voltaje inverso en todas las condiciones de corriente y, por lo tanto, se disipa o consume energía en lugar de generarla.
Con diodo de derivación para proteger la falla de las células solares desde el punto caliente
En condiciones de sombra, la segunda célula solar se detiene para generar electricidad, comportándose de manera similar a la resistencia de semiconductores que describimos en lo anterior. Debido a que la celda sombreada genera potencia inversa, es un diodo de derivación paralelo, desviando la corriente de las dos células sanas al diodo de derivación, como se muestra en las flechas verdes en el diagrama de arriba. Por lo tanto, el diodo de derivación conectado a través de la celda sombreada crea una ruta de corriente que mantiene el funcionamiento de las otras dos células fotovoltaicas.
Otra ventaja de los diodos de derivación paralelo es que cuando se sesgó hacia adelante, es decir, cuando conducen, la caída de voltaje directo es de aproximadamente 0.6 voltios, lo que limita cualquier alto voltaje negativo inverso provocado por la célula sombreada, reduciendo así las condiciones de temperatura del punto caliente y, por lo tanto, falla de la celda, permitiendo que la celda se recupere cuando se retira el sombreado.
