يستخدم الصمام الثنائي في صندوق التوصيل الكهروضوئي كصمام تجاوز لمنع تأثير النقطة الساخنة وحماية المكونات.
اختيار الصمامات الالتفاوية يتطلب بشكل أساسي اتباع المبادئ التالية:
1. سعة الجهد المقاوم هي ضعف الحد الأقصى لجهد العمل العكسي؛
2. السعة الحالية هي ضعف الحد الأقصى لتيار العمل العكسي؛
3. يجب أن تكون درجة حرارة الوصلة أعلى من درجة حرارة الوصلة الفعلية؛
4. مقاومة حرارية صغيرة؛
5. انخفاض ضغط بسيط.
يكون دايود التجاوز في حالة القطع عندما يكون المكون عادة ما يعمل. في هذا الوقت، هناك تيار معكوس، وهو التيار المظلم، والذي عادة ما يكون أقل من 0.2 ميكروأمبير. يقلل التيار الداكن من التيار المسحوب بواسطة المكون، وإن كان بمقدار بسيط.
من وجهة نظر مثالية، يجب أن تكون كل خلية كهروضوئية متصلة بصمام ثنائي تجاوز (passpass). ومع ذلك، فهو غير اقتصادي جدا بسبب تأثير تكلفة الديودات التحويلية، وفقدان التيار المظلم، ووجود انخفاض في الجهد تحت ظروف العمل. بالإضافة إلى ذلك، يكون موقع كل خلية من وحدة الكهروضوئية مركزا نسبيا. لذلك، بعد توصيل الديودات المقابلة، من الضروري توفير ظروف تبديد حرارة كافية لهذه الثنائيات.
لذلك، من المعقول عموما استخدام صمام ثنائي تجاوز لحماية مجموعات بطاريات مترابطة متعددة. وهذا يقلل من تكلفة إنتاج وحدات الطاقة الشمسية ويؤثر سلبا على أدائها. إذا انخفضت القدرة الخارجة في سلسلة من الخلايا، فإن الخلايا في السلسلة، بما في ذلك تلك التي تعمل عادة، ستكون معزولة عن نظام وحدة الPV بالكامل بسبب الصمام الثنائي الالتفافي. نتيجة لذلك، ستنخفض القدرة الخارجة من الوحدة الكهروضوئية بالكامل بشكل كبير بسبب فشل خلية معينة.
بالإضافة إلى القضايا السابقة، يجب النظر بعناية في الاتصال بين الصمام الالتفافي والصمام الالتفافي المجاور له. في الواقع، تتعرض هذه الوصلات لبعض الإجهادات الناتجة عن الأحمال الميكانيكية وتغيرات درجة الحرارة الدورية. لذلك، خلال الاستخدام طويل الأمد للوحدة الكهروضوئية، قد تفشل العلاقة المذكورة أعلاه بسبب التعب، مما يؤدي إلى خلل في وحدة الطاقة الشمسية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير تظليل خلية واحدة يختلف عن تغطية نصف الخليتين، لذا عندما يكون التظليل أمرا لا مفر منه، حاول تظليل أكبر عدد ممكن من الخلايا، مع تقليل عدد الظلال لكل خلية.
في بناء الوحدات الشمسية، يتم توصيل الخلايا الفردية على التوالي، تسمى الاتصالات التسلسلية، لتحقيق جهود نظام أعلى. بمجرد انسداد إحدى شرائح البطارية (مثل غصن شجرة أو هوائي، إلخ)، لا تعمل البطارية المتأثرة كمصدر طاقة بل تصبح مستهلكا للطاقة. البطاريات الأخرى غير المحجوزة ستستمر في تمرير التيار من خلالها، مما يسبب فقدان طاقة عالي، وظهور "نقاط ساخنة"، وحتى تلف البطارية.
لتجنب هذه المشكلة، يتم وضع صمامات التجاوز بشكل متوازي على بطارية أو عدة بطاريات متصلة على التوالي. يتجاوز تيار التجاوز الخلية المسدودة وينتقل عبر.
عندما تعمل الخلية، عادة ما يتم قطع الصمام الالتفافي ولا يؤثر على الدائرة؛ إذا كان هناك خلية غير طبيعية في مجموعة الخلايا متصلة بالتوازي مع صمام التجاوز الثنائي التحويلي، فإن التيار الخطي بأكمله سيحدد بواسطة الخلية ذات التيار الأدنى. وذلك لأن منطقة الحمايةالبطارية تحدد حجم التيار الكهربائي. إذا كان جهد الانحياز العكسي أعلى من الحد الأدنى لجهد العاصفة، يتم تشغيل الصمام التحويلي. في هذا الوقت، تعطلت البطارية العاملة بشكل غير طبيعي.
ضرر النقطة الساخنة هائل، وتأثير بقعة الاحتراق يكون بسيطا عندما تكون محطة الطاقة في مصفوفة الوحدات غير صانية. لذلك، أصبح تجنب أو تقليل التأثير السلبي لنقطة ساخنة على الوحدة أمرا أساسيا في تصميم الوحدات.
يمكن ملاحظة أن النقطة الساخنة تعني أن الوحدة مسخنة أو مسخنة جزئيا. نتيجة لذلك، تتعرض الخلايا في الموقع الساخن للضرر، مما يقلل من قدرة الوحدة ويؤدي إلى تفكيكها، مما يقلل بشكل كبير من عمر الخدمة للوحدة ويشكل مخاطر خفية على سلامة توليد الطاقة ومحطات الطاقة الأخرى.
اختيار الصمامات الالتفاوية يتطلب بشكل أساسي اتباع المبادئ التالية:
1. سعة الجهد المقاوم هي ضعف الحد الأقصى لجهد العمل العكسي؛
2. السعة الحالية هي ضعف الحد الأقصى لتيار العمل العكسي؛
3. يجب أن تكون درجة حرارة الوصلة أعلى من درجة حرارة الوصلة الفعلية؛
4. مقاومة حرارية صغيرة؛
5. انخفاض ضغط بسيط.
يكون دايود التجاوز في حالة القطع عندما يكون المكون عادة ما يعمل. في هذا الوقت، هناك تيار معكوس، وهو التيار المظلم، والذي عادة ما يكون أقل من 0.2 ميكروأمبير. يقلل التيار الداكن من التيار المسحوب بواسطة المكون، وإن كان بمقدار بسيط.
من وجهة نظر مثالية، يجب أن تكون كل خلية كهروضوئية متصلة بصمام ثنائي تجاوز (passpass). ومع ذلك، فهو غير اقتصادي جدا بسبب تأثير تكلفة الديودات التحويلية، وفقدان التيار المظلم، ووجود انخفاض في الجهد تحت ظروف العمل. بالإضافة إلى ذلك، يكون موقع كل خلية من وحدة الكهروضوئية مركزا نسبيا. لذلك، بعد توصيل الديودات المقابلة، من الضروري توفير ظروف تبديد حرارة كافية لهذه الثنائيات.
لذلك، من المعقول عموما استخدام صمام ثنائي تجاوز لحماية مجموعات بطاريات مترابطة متعددة. وهذا يقلل من تكلفة إنتاج وحدات الطاقة الشمسية ويؤثر سلبا على أدائها. إذا انخفضت القدرة الخارجة في سلسلة من الخلايا، فإن الخلايا في السلسلة، بما في ذلك تلك التي تعمل عادة، ستكون معزولة عن نظام وحدة الPV بالكامل بسبب الصمام الثنائي الالتفافي. نتيجة لذلك، ستنخفض القدرة الخارجة من الوحدة الكهروضوئية بالكامل بشكل كبير بسبب فشل خلية معينة.
بالإضافة إلى القضايا السابقة، يجب النظر بعناية في الاتصال بين الصمام الالتفافي والصمام الالتفافي المجاور له. في الواقع، تتعرض هذه الوصلات لبعض الإجهادات الناتجة عن الأحمال الميكانيكية وتغيرات درجة الحرارة الدورية. لذلك، خلال الاستخدام طويل الأمد للوحدة الكهروضوئية، قد تفشل العلاقة المذكورة أعلاه بسبب التعب، مما يؤدي إلى خلل في وحدة الطاقة الشمسية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير تظليل خلية واحدة يختلف عن تغطية نصف الخليتين، لذا عندما يكون التظليل أمرا لا مفر منه، حاول تظليل أكبر عدد ممكن من الخلايا، مع تقليل عدد الظلال لكل خلية.
في بناء الوحدات الشمسية، يتم توصيل الخلايا الفردية على التوالي، تسمى الاتصالات التسلسلية، لتحقيق جهود نظام أعلى. بمجرد انسداد إحدى شرائح البطارية (مثل غصن شجرة أو هوائي، إلخ)، لا تعمل البطارية المتأثرة كمصدر طاقة بل تصبح مستهلكا للطاقة. البطاريات الأخرى غير المحجوزة ستستمر في تمرير التيار من خلالها، مما يسبب فقدان طاقة عالي، وظهور "نقاط ساخنة"، وحتى تلف البطارية.
لتجنب هذه المشكلة، يتم وضع صمامات التجاوز بشكل متوازي على بطارية أو عدة بطاريات متصلة على التوالي. يتجاوز تيار التجاوز الخلية المسدودة وينتقل عبر.
عندما تعمل الخلية، عادة ما يتم قطع الصمام الالتفافي ولا يؤثر على الدائرة؛ إذا كان هناك خلية غير طبيعية في مجموعة الخلايا متصلة بالتوازي مع صمام التجاوز الثنائي التحويلي، فإن التيار الخطي بأكمله سيحدد بواسطة الخلية ذات التيار الأدنى. وذلك لأن منطقة الحمايةالبطارية تحدد حجم التيار الكهربائي. إذا كان جهد الانحياز العكسي أعلى من الحد الأدنى لجهد العاصفة، يتم تشغيل الصمام التحويلي. في هذا الوقت، تعطلت البطارية العاملة بشكل غير طبيعي.
ضرر النقطة الساخنة هائل، وتأثير بقعة الاحتراق يكون بسيطا عندما تكون محطة الطاقة في مصفوفة الوحدات غير صانية. لذلك، أصبح تجنب أو تقليل التأثير السلبي لنقطة ساخنة على الوحدة أمرا أساسيا في تصميم الوحدات.
يمكن ملاحظة أن النقطة الساخنة تعني أن الوحدة مسخنة أو مسخنة جزئيا. نتيجة لذلك، تتعرض الخلايا في الموقع الساخن للضرر، مما يقلل من قدرة الوحدة ويؤدي إلى تفكيكها، مما يقلل بشكل كبير من عمر الخدمة للوحدة ويشكل مخاطر خفية على سلامة توليد الطاقة ومحطات الطاقة الأخرى.