يتم استخدام الصمام الثنائي الموجود في صندوق التوصيل الكهروضوئي كصمام ثنائي جانبي لمنع تأثير النقطة الساخنة وحماية المكونات.
يحتاج اختيار الثنائيات الالتفافية بشكل أساسي إلى اتباع المبادئ التالية:
1. قدرة تحمل الجهد 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 الضغط الصغير.
يكون الصمام الثنائي الجانبي في حالة القطع عندما يعمل المكون عادة. في هذا الوقت ، يوجد تيار عكسي ، التيار المظلم ، والذي يكون بشكل عام أقل من 0.2 ميكروأمبير. يقلل التيار المظلم من التيار الذي يسحبه المكون ، وإن كان بكمية صغيرة.
من وجهة النظر المثالية ، يجب توصيل كل خلية كهروضوئية بصمام ثنائي جانبي. 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 تبديد حرارة كافية لهذه الثنائيات.
لذلك ، من المعقول عموما استخدام الصمام الثنائي الجانبي لحماية مجموعات بطاريات متعددة مترابطة. هذا يقلل من تكلفة إنتاج الوحدات الكهروضوئية ويؤثر سلبا على أدائها. إذا انخفضت طاقة الخرج في سلسلة من الخلايا ، عزل الخلية الموجودة في السلسلة ، بما في ذلك تلك التي تعمل عادة ، عن نظام الوحدة الكهروضوئية بأكمله بسبب الصمام الثنائي الجانبي. نتيجة لذلك ، ستنخفض طاقة خرج الوحدة الكهروضوئية بأكملها كثيرا بسبب فشل خلية معينة.
بالإضافة إلى المشكلات المذكورة أعلاه ، يجب النظر بعناية في الاتصال بين الصمام الثنائي الجانبي والصمام الثنائي الجانبي المجاور له. من الناحية العملية ، تخضع هذه التوصيلات لبعض الضغوط من الأحمال الميكانيكية والتغيرات الدورية في درجات الحرارة. لذلك ، أثناء الاستخدام طويل الأمد للوحدة الكهروضوئية ، قد يفشل الارتباط المذكور أعلاه بسبب التعب ، مما يؤدي إلى حدوث 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 بالوصلات المتسلسلة ، لتحقيق جهد أعلى للنظام. بمجرد حظر إحدى شرائح البطارية (على سبيل المثال ، فرع الشجرة أو الهوائي ، 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 كبير للطاقة ، وستظهر "نقاط ساخنة" ، وحتى تلف البطارية.
لتجنب هذه المشكلة ، يتم وضع الثنائيات الالتفافية بالتوازي على بطارية واحدة أو عدة بطاريات متصلة في سلسلة. يتجاوز التيار الجانبي الخلية المحظورة ويتم تمريره عبر الصمام الثنائي.
عندما تعمل الخلية ، عادة ما يتم قطع الصمام الثنائي الجانبي وليس له أي تأثير على الدائرة ؛ إذا كانت هناك خلية غير طبيعية في مجموعة الخلايا متصلة بالتوازي مع الصمام الثنائي الجانبي ، تحديد تيار الخط بالكامل بواسطة الخلية ذات الحد الأدنى من التيار. هذا لأن منطقة التدريع تحدد البطارية الحجم الحالي. إذا كان جهد التحيز العكسي أعلى من الحد الأدنى للجهد للعاصفة ، يتم تشغيل الصمام الثنائي الجانبي. في هذا الوقت ، تكون بطارية العمل غير الطبيعية قصيرة الدائرة.
ضرر النقطة الساخنة هائل ، ويكون تأثير بقعة الاحتراق واضحا عندما لا تتم صيانة محطة طاقة مصفوفة الوحدة النمطية. لذلك ، أصبح تجنب أو تقليل التأثير السلبي للبقعة الساخنة على الوحدة أمرا ضروريا في تصميم الوحدة.
يمكن ملاحظة أن البقعة الساخنة تعني أن الوحدة يتم تسخينها أو تسخينها جزئيا. نتيجة لذلك ، تتلف الخلايا الموجودة في الموقع الساخن ، مما يقلل من خرج طاقة الوحدة وحتى يتسبب في إلغاء الوحدة ، مما يقلل بشكل خطير من عمر خدمة الوحدة والتسبب في مخاطر خفية على سلامة توليد الطاقة ومحطات الطاقة الأخرى.
يحتاج اختيار الثنائيات الالتفافية بشكل أساسي إلى اتباع المبادئ التالية:
1. قدرة تحمل الجهد 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 الضغط الصغير.
يكون الصمام الثنائي الجانبي في حالة القطع عندما يعمل المكون عادة. في هذا الوقت ، يوجد تيار عكسي ، التيار المظلم ، والذي يكون بشكل عام أقل من 0.2 ميكروأمبير. يقلل التيار المظلم من التيار الذي يسحبه المكون ، وإن كان بكمية صغيرة.
من وجهة النظر المثالية ، يجب توصيل كل خلية كهروضوئية بصمام ثنائي جانبي. 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 تبديد حرارة كافية لهذه الثنائيات.
لذلك ، من المعقول عموما استخدام الصمام الثنائي الجانبي لحماية مجموعات بطاريات متعددة مترابطة. هذا يقلل من تكلفة إنتاج الوحدات الكهروضوئية ويؤثر سلبا على أدائها. إذا انخفضت طاقة الخرج في سلسلة من الخلايا ، عزل الخلية الموجودة في السلسلة ، بما في ذلك تلك التي تعمل عادة ، عن نظام الوحدة الكهروضوئية بأكمله بسبب الصمام الثنائي الجانبي. نتيجة لذلك ، ستنخفض طاقة خرج الوحدة الكهروضوئية بأكملها كثيرا بسبب فشل خلية معينة.
بالإضافة إلى المشكلات المذكورة أعلاه ، يجب النظر بعناية في الاتصال بين الصمام الثنائي الجانبي والصمام الثنائي الجانبي المجاور له. من الناحية العملية ، تخضع هذه التوصيلات لبعض الضغوط من الأحمال الميكانيكية والتغيرات الدورية في درجات الحرارة. لذلك ، أثناء الاستخدام طويل الأمد للوحدة الكهروضوئية ، قد يفشل الارتباط المذكور أعلاه بسبب التعب ، مما يؤدي إلى حدوث 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 بالوصلات المتسلسلة ، لتحقيق جهد أعلى للنظام. بمجرد حظر إحدى شرائح البطارية (على سبيل المثال ، فرع الشجرة أو الهوائي ، 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 كبير للطاقة ، وستظهر "نقاط ساخنة" ، وحتى تلف البطارية.
لتجنب هذه المشكلة ، يتم وضع الثنائيات الالتفافية بالتوازي على بطارية واحدة أو عدة بطاريات متصلة في سلسلة. يتجاوز التيار الجانبي الخلية المحظورة ويتم تمريره عبر الصمام الثنائي.
عندما تعمل الخلية ، عادة ما يتم قطع الصمام الثنائي الجانبي وليس له أي تأثير على الدائرة ؛ إذا كانت هناك خلية غير طبيعية في مجموعة الخلايا متصلة بالتوازي مع الصمام الثنائي الجانبي ، تحديد تيار الخط بالكامل بواسطة الخلية ذات الحد الأدنى من التيار. هذا لأن منطقة التدريع تحدد البطارية الحجم الحالي. إذا كان جهد التحيز العكسي أعلى من الحد الأدنى للجهد للعاصفة ، يتم تشغيل الصمام الثنائي الجانبي. في هذا الوقت ، تكون بطارية العمل غير الطبيعية قصيرة الدائرة.
ضرر النقطة الساخنة هائل ، ويكون تأثير بقعة الاحتراق واضحا عندما لا تتم صيانة محطة طاقة مصفوفة الوحدة النمطية. لذلك ، أصبح تجنب أو تقليل التأثير السلبي للبقعة الساخنة على الوحدة أمرا ضروريا في تصميم الوحدة.
يمكن ملاحظة أن البقعة الساخنة تعني أن الوحدة يتم تسخينها أو تسخينها جزئيا. نتيجة لذلك ، تتلف الخلايا الموجودة في الموقع الساخن ، مما يقلل من خرج طاقة الوحدة وحتى يتسبب في إلغاء الوحدة ، مما يقلل بشكل خطير من عمر خدمة الوحدة والتسبب في مخاطر خفية على سلامة توليد الطاقة ومحطات الطاقة الأخرى.