يستخدم الصمام الثنائي في صندوق التقاطع الكهروضوئي كصمام ثنائي التفافي لمنع تأثير النقطة الساخنة وحماية المكونات.
يحتاج اختيار الثنائيات الالتفافية بشكل أساسي إلى اتباع المبادئ التالية:
1. قدرة الجهد تحمل هو ضعف الحد الأقصى لجهد العمل العكسي ؛
2. القدرة الحالية هي ضعف الحد الأقصى لتيار العمل العكسي ؛
3. يجب أن تكون درجة حرارة التقاطع أعلى من درجة حرارة التقاطع الفعلية ؛
4. مقاومة حرارية صغيرة؛
5. انخفاض الضغط الصغير.
يكون الصمام الثنائي الالتفافي في حالة القطع عندما يعمل المكون عادة. في هذا الوقت ، هناك تيار عكسي ، التيار المظلم ، والذي يقل عموما عن 0.2 ميكروأمبير. يقلل التيار الداكن من التيار المسحوب بواسطة المكون ، وإن كان بكمية صغيرة.
من وجهة النظر المثالية ، يجب توصيل كل خلية كهروضوئية بصمام ثنائي الالتفافية. ومع ذلك ، فهي غير اقتصادية للغاية بسبب تأثير تكلفة الثنائيات الالتفافية ، وفقدان التيار المظلم ، ووجود انخفاض الجهد في ظل ظروف العمل. بالإضافة إلى ذلك ، يتركز موضع كل خلية من الوحدة الكهروضوئية نسبيا. لذلك ، بعد توصيل الثنائيات المقابلة ، من الضروري توفير ظروف كافية لتبديد الحرارة لهذه الثنائيات.
لذلك ، من المعقول عموما استخدام صمام ثنائي التفافي لحماية مجموعات بطاريات متعددة مترابطة. هذا يقلل من تكلفة إنتاج الوحدات الكهروضوئية ويؤثر سلبا على أدائها. إذا انخفضت طاقة الإخراج في سلسلة من الخلايا ، عزل الخلية الموجودة في السلسلة ، بما في ذلك تلك التي تعمل عادة ، عن نظام الوحدة الكهروضوئية بالكامل بسبب الصمام الثنائي الالتفافي. نتيجة لذلك ، ستنخفض طاقة الإخراج للوحدة الكهروضوئية بأكملها كثيرا بسبب فشل خلية معينة.
بالإضافة إلى المشكلات المذكورة أعلاه ، يجب النظر بعناية في العلاقة بين الصمام الثنائي الالتفافي والصمام الثنائي الالتفافي المجاور له. في الممارسة العملية ، تخضع هذه الاتصالات لبعض الضغوط من الأحمال الميكانيكية والتغيرات الدورية في درجات الحرارة. لذلك ، أثناء الاستخدام طويل الأجل للوحدة الكهروضوئية ، قد تفشل الجمعية المذكورة أعلاه بسبب التعب ، مما يؤدي إلى خلل في الوحدة الكهروضوئية.
بالإضافة إلى ذلك ، يختلف تأثير تظليل خلية واحدة عن تغطية نصف الخليتين ، لذلك عندما يكون التظليل أمرا لا مفر منه ، حاول تظليل أكبر عدد ممكن من الخلايا ، مع أقل عدد ممكن من الظلال لكل خلية.
في بناء الوحدات الشمسية ، يتم توصيل الخلايا الفردية في سلسلة ، ما يسمى اتصالات السلسلة ، لتحقيق جهد أعلى للنظام. بمجرد حظر إحدى شرائح البطارية (على سبيل المثال ، فرع شجرة أو هوائي ، وما إلى ذلك) ، لم تعد البطارية المتأثرة تعمل كمصدر للطاقة ولكنها تصبح مستهلكا للطاقة. ستستمر البطاريات الأخرى غير المحظورة في تمرير التيار من خلالها ، مما يتسبب في فقدان الطاقة بشكل كبير ، وستظهر "النقاط الساخنة" ، وحتى تلف البطارية.
لتجنب هذه المشكلة ، يتم وضع الثنائيات الالتفافية بالتوازي على بطارية واحدة أو عدة بطاريات متصلة في سلسلة. يتجاوز تيار الالتفافية الخلية المحظورة ويتم تمريره عبر الصمام الثنائي.
عندما تعمل الخلية ، عادة ما يتم قطع الصمام الثنائي الالتفافي وليس له أي تأثير على الدائرة ؛ إذا كانت هناك خلية غير طبيعية في مجموعة الخلايا متصلة بالتوازي مع الصمام الثنائي الالتفافي ، تحديد تيار الخط بأكمله بواسطة الخلية ذات الحد الأدنى للتيار. وذلك لأن منطقة التدريع منتحدد البطارية الحجم الحالي. إذا كان جهد التحيز العكسي أعلى من الحد الأدنى لجهد العاصفة ، تشغيل الصمام الثنائي الالتفافي. في هذا الوقت ، تكون بطارية العمل غير الطبيعية قصيرة الدائرة.
ضرر نقطة ساخنة هائل ، وتأثير بقعة الحرق واضح عندما تكون محطة طاقة صفيف الوحدة غير مصانة. لذلك ، أصبح تجنب أو تقليل التأثير السلبي لنقطة ساخنة على الوحدة أمرا ضروريا في تصميم الوحدة.
يمكن ملاحظة أن النقطة الساخنة تعني أن الوحدة يتم تسخينها أو تسخينها جزئيا. ونتيجة لذلك ، تتلف الخلايا الموجودة في الموقع الساخن ، مما يقلل من إنتاج الطاقة للوحدة وحتى يتسبب في إلغاء الوحدة ، مما يقلل بشكل خطير من عمر خدمة الوحدة ويسبب مخاطر خفية على سلامة توليد الطاقة ومحطات الطاقة الأخرى.
يحتاج اختيار الثنائيات الالتفافية بشكل أساسي إلى اتباع المبادئ التالية:
1. قدرة الجهد تحمل هو ضعف الحد الأقصى لجهد العمل العكسي ؛
2. القدرة الحالية هي ضعف الحد الأقصى لتيار العمل العكسي ؛
3. يجب أن تكون درجة حرارة التقاطع أعلى من درجة حرارة التقاطع الفعلية ؛
4. مقاومة حرارية صغيرة؛
5. انخفاض الضغط الصغير.
يكون الصمام الثنائي الالتفافي في حالة القطع عندما يعمل المكون عادة. في هذا الوقت ، هناك تيار عكسي ، التيار المظلم ، والذي يقل عموما عن 0.2 ميكروأمبير. يقلل التيار الداكن من التيار المسحوب بواسطة المكون ، وإن كان بكمية صغيرة.
من وجهة النظر المثالية ، يجب توصيل كل خلية كهروضوئية بصمام ثنائي الالتفافية. ومع ذلك ، فهي غير اقتصادية للغاية بسبب تأثير تكلفة الثنائيات الالتفافية ، وفقدان التيار المظلم ، ووجود انخفاض الجهد في ظل ظروف العمل. بالإضافة إلى ذلك ، يتركز موضع كل خلية من الوحدة الكهروضوئية نسبيا. لذلك ، بعد توصيل الثنائيات المقابلة ، من الضروري توفير ظروف كافية لتبديد الحرارة لهذه الثنائيات.
لذلك ، من المعقول عموما استخدام صمام ثنائي التفافي لحماية مجموعات بطاريات متعددة مترابطة. هذا يقلل من تكلفة إنتاج الوحدات الكهروضوئية ويؤثر سلبا على أدائها. إذا انخفضت طاقة الإخراج في سلسلة من الخلايا ، عزل الخلية الموجودة في السلسلة ، بما في ذلك تلك التي تعمل عادة ، عن نظام الوحدة الكهروضوئية بالكامل بسبب الصمام الثنائي الالتفافي. نتيجة لذلك ، ستنخفض طاقة الإخراج للوحدة الكهروضوئية بأكملها كثيرا بسبب فشل خلية معينة.
بالإضافة إلى المشكلات المذكورة أعلاه ، يجب النظر بعناية في العلاقة بين الصمام الثنائي الالتفافي والصمام الثنائي الالتفافي المجاور له. في الممارسة العملية ، تخضع هذه الاتصالات لبعض الضغوط من الأحمال الميكانيكية والتغيرات الدورية في درجات الحرارة. لذلك ، أثناء الاستخدام طويل الأجل للوحدة الكهروضوئية ، قد تفشل الجمعية المذكورة أعلاه بسبب التعب ، مما يؤدي إلى خلل في الوحدة الكهروضوئية.
بالإضافة إلى ذلك ، يختلف تأثير تظليل خلية واحدة عن تغطية نصف الخليتين ، لذلك عندما يكون التظليل أمرا لا مفر منه ، حاول تظليل أكبر عدد ممكن من الخلايا ، مع أقل عدد ممكن من الظلال لكل خلية.
في بناء الوحدات الشمسية ، يتم توصيل الخلايا الفردية في سلسلة ، ما يسمى اتصالات السلسلة ، لتحقيق جهد أعلى للنظام. بمجرد حظر إحدى شرائح البطارية (على سبيل المثال ، فرع شجرة أو هوائي ، وما إلى ذلك) ، لم تعد البطارية المتأثرة تعمل كمصدر للطاقة ولكنها تصبح مستهلكا للطاقة. ستستمر البطاريات الأخرى غير المحظورة في تمرير التيار من خلالها ، مما يتسبب في فقدان الطاقة بشكل كبير ، وستظهر "النقاط الساخنة" ، وحتى تلف البطارية.
لتجنب هذه المشكلة ، يتم وضع الثنائيات الالتفافية بالتوازي على بطارية واحدة أو عدة بطاريات متصلة في سلسلة. يتجاوز تيار الالتفافية الخلية المحظورة ويتم تمريره عبر الصمام الثنائي.
عندما تعمل الخلية ، عادة ما يتم قطع الصمام الثنائي الالتفافي وليس له أي تأثير على الدائرة ؛ إذا كانت هناك خلية غير طبيعية في مجموعة الخلايا متصلة بالتوازي مع الصمام الثنائي الالتفافي ، تحديد تيار الخط بأكمله بواسطة الخلية ذات الحد الأدنى للتيار. وذلك لأن منطقة التدريع منتحدد البطارية الحجم الحالي. إذا كان جهد التحيز العكسي أعلى من الحد الأدنى لجهد العاصفة ، تشغيل الصمام الثنائي الالتفافي. في هذا الوقت ، تكون بطارية العمل غير الطبيعية قصيرة الدائرة.
ضرر نقطة ساخنة هائل ، وتأثير بقعة الحرق واضح عندما تكون محطة طاقة صفيف الوحدة غير مصانة. لذلك ، أصبح تجنب أو تقليل التأثير السلبي لنقطة ساخنة على الوحدة أمرا ضروريا في تصميم الوحدة.
يمكن ملاحظة أن النقطة الساخنة تعني أن الوحدة يتم تسخينها أو تسخينها جزئيا. ونتيجة لذلك ، تتلف الخلايا الموجودة في الموقع الساخن ، مما يقلل من إنتاج الطاقة للوحدة وحتى يتسبب في إلغاء الوحدة ، مما يقلل بشكل خطير من عمر خدمة الوحدة ويسبب مخاطر خفية على سلامة توليد الطاقة ومحطات الطاقة الأخرى.