太阳能光伏电池组件与方阵

太阳能电池组件(Solar Module)也叫太阳能光伏组件(PV Module)，通常还简称为电
池板或光伏组件。太阳能电池组件是把多个单体的太阳能电池片根据需要串并联起来，并通
过专用材料和专门生产工艺进行封装后的产品。为什么单体的太阳能电池不能直接用于光伏
发电系统的应用昵?这是因为：
①单体太阳能电池机械强度差，厚度只有200μm左右，薄而易碎；
②太阳能电池易腐蚀，若直接暴露在大气中，电池的转换效率会受到潮湿、灰尘、酸碱
物质、冰雹、风沙以及空气中含氧量等的影响而下降，电池的电极也会氧化、锈蚀脱落甚至
会导致电池失效；
⑧单体太阳能电池的输出电压、电流和功率都很小，工作电压只有0．48~0．5V，由于受硅片材料尺寸限制，单体电池片输出功率最大也只有3～4w，远不能满足光伏发电实际应用的要求。
目前太阳能光伏发电系统采用的太阳能电池组件主要以晶体硅材料为主(包括单晶硅和
多晶硅)，因此本章将主要介绍晶体硅太阳能电池组件的原理构造和生产制造过程，以及太阳能电池方阵的组合、配置和连接等内容。
2.1 太阳能电池组件的基本要求与分类
2．1．1 太阳能电池组件的基本要求
太阳能电池组件要满足以下要求：
①能够提供足够的机械强度，使太阳能电池组件能经受运输、安装和使用过程中发生的
冲击、震动等产生的应力，能够经受住冰雹的冲击力；
②具有良好的密封性，能够防风、防水、隔绝大气条件下对太阳能电池片的腐蚀；
③具有良好的电绝缘性能；
④抗紫外线辐射能力强；
⑤工作电压和输出功率按不同的要求设计，可以提供多种接线方式，满足不同的电压、
电流和功率输出要求；
⑥因太阳能电池片串、并联组合引起的效率损失小；
⑦太阳能电池片间连接可靠；
⑧工作寿命长，要求太阳能电池组件在自然条件下能够20年以上；
⑨在满足上述条件下，封装成本尽可能低。

2．1．2太阳能电池组件的分类
太阳能电池组件的种类较多，根据太阳能电池片的类型不同可分为晶体硅(单、多晶硅)太阳能电池组件、非晶硅薄膜太阳能电池组件及砷化镓电池组件等；按照封装材料和工艺的不同可分为环氧树脂封装电池板和层压封装电池组件；按照用途的不同可分为普通型太阳能电池组件和建材型太阳能电池组件。其中建材型太阳能电池组件又分为单面玻璃透光型电池组件、双面夹胶玻璃电池组件和双面中空玻璃电池组件。由于用晶体硅太阳能电池片制作的电池组件应用占到市场份额的85％以上，在此就主要介绍用品体硅太阳能电池片制作的各种电池组件。
2.2晶体硅太阳能电池组件的构成与工作原理
2．2．1 普通型太阳能电池组件
常见的普通型太阳能电池组件有环氧树脂胶封板、透明PET层压板和钢化玻璃层压组件，其中，环氧树脂胶封板、透明PET层压板组件一般都是功率小于1W的小组件，主要用太阳能草皮灯、道钉灯、各种太阳能玩具等小功率产品，而钢化玻璃层压组件的功率则可以达到1~280W，是目前太阳能光伏电池组件应用的主流产品。下面就对这几种电池组件的构成和工作原理分别进行介绍。

1.环氧树脂胶封板组件

环氧树脂胶封板主要由电池片、印制电路板及环氧树脂胶等组成，具体尺寸和形状根据产品的需要确定。由于环氧树脂胶封板的功率很小，因此使用的电池片是将完整的电池片切割成条状后使用。条状电池片的长度和宽度，即电池片的面积决定了组件的输出电流大小，而串联的条数决定了组件的输出电压的大小。一般为1.2v蓄电池充电的组件串联4条，为2.4v蓄电池充电的组件串联7～8条，为3.6v蓄电池充电的组件串联11条。环氧树脂胶封板组件的胶封面朝外接受阳光照射，阳光透过胶封面照射到电池片上，发出的电通过正负极引线引到电路板背面后，再通过引线接入相应电路或蓄电池中。
环氧树脂胶封板组件的制作过程基本都是手工操作。电池片是根据需要尺寸用激光划片机预先划好的，制作步骤是：
(1)将划好的条状电池片用互连条一正一负串联焊接起来，并用黑色双面胶固定在印制电路板上；
(2)将正负极引线穿过印制电路板上的引线孔与电路板背面的电路铜箔焊接，然后一一排列放在水平支架上等待灌胶；
(3)将双组分环氧树脂胶按2比1的比例混合调均匀(注意一次不要混合太多，否则一次用不完，十几分钟就会变稠而无法使用)，给每一片组件表面倒上适量的胶水(平均0.15g／cm2左右)，使其自然摊开，组件表面胶水要均匀饱满，胶水太薄的地方还要补一点；
(4)将灌好胶水的组件放入真空干燥箱内抽气1min，然后在70℃温度下烘干30min或在室内无尘环境下自然晾干24h；
(5)铲除组件周围多余的胶粒，用薄膜缠绕，防止互相摩擦破坏表面光洁和透明，打包装箱就是产成品了。
环氧树脂作为黏合剂应用较为广泛，产品形式有单组分、双组分或粉末状树脂几种。太阳能电池组件使用的环氧树脂黏合剂通常是双组分液体，使用时现配现用。环氧树脂的黏结度较高、工艺简单、材料成本低廉，但耐老化性能较差，容易老化而变黄。因此，对于使用环氧树脂封装的太阳能电池组件，改善其耐老化性能是十分重要的。此外，作为太阳能电池封装材料，要求具有较高的耐湿性和气密性。环氧树脂是高分子材料，其分子间距为50～200nm，大大超过水分子的体积。而水的渗透可降低太阳能电池的使用寿命。其次，用环氧树脂封装太阳能电池组件时，由于不同材抖的膨胀系数不同，在生产过程中如材料配置及工艺不当将产生内应力，可能造成组件强度降低、龟裂、封装开裂、空洞、剥离等各种缺陷而严重影响光伏组件质量。由于环氧树脂胶封板组件使用寿命只有2～3年，目前只有一些小型组件仍使用环氧树脂封装，较大组件已经不再使用这种工艺了。

2. 太阳能PET层压板
2．透明PET层压板组件
透明PET层压板组件的外形如图2．3所示。主要由电池片、透明PET胶膜及印制电路板或塑料基板等组成，具体尺寸和形状也是根据产品的需要确定。透明PET’层压板一般也是在小功率电路上应用，功率一般不足1W，图2—3所示的组件就是在太阳能风扇帽上的应用。透明PET层压板结构如图2．4所示。从图中可以看出，它的结构与环氧树脂胶封装组件大同小异，只是将环氧树脂胶改成了透明的PET’胶膜。PET是一种复合材料，
具有很强的耐腐蚀、抗老化能力以及良好的透光率和电绝缘性能。一面是光面，另一面复合着．EVA胶膜，常温下EVA看起来像一层很薄的透明塑料纸，实际上EVA是一种特殊的胶膜，具有很高的透光性，在高温下融化，起黏结作用，把PET胶膜、太阳能电池片与印制电路板或其他背板材料黏合在了一起。形成一个类似于三明治的结构，既透光又具有良好的密封性，保护太阳能电池片不受各种腐蚀。这种封装形式与钢化玻璃封装形式一样，需要在生产电池组件专用的层压机里进行层压固化。其步骤为抽真空、加热、层压、固化等。由于封装工艺的不同，采用透明PET封装的电池组件要比环氧树脂胶封装的组件制作过程简单一些，工作寿命也稍长一些。采用PET胶膜封装工艺具有环保、耐紫外线和不发黄的优点，可取代环氧树脂封装工艺。
太阳能PET层压板是太阳能电池板中的一种，只是封装方式不同。通过激光机把太阳能电池片切割成小片，根据客人需求的电压与电流进行排列，然后把单层透明PET、EVA、太阳能电池片、EVA、PCB底板按顺序放到太阳能真空层压机进行抽真空层压，经过二十多分钟左右拿出来，在表面贴一层柔软透明的薄膜保护表面，一块太阳能PET层压板就出来了。
用途
　　用于太阳能草坪灯,太阳能墙壁灯,太阳能工艺品,太阳能玩具,太阳能收音机,太阳能手电筒,太阳能手机充电器,太阳能小水泵,太阳能家用/办公用电源及便携式移动电源系统等产品。

3．钢化玻璃层压组件
钢化玻璃层压组件也叫平板式电池组件，如图2．5所示。是目前见得最多、应用最普遍的太阳能电池组件。钢化玻璃层压组件主要由面板玻璃、硅电池片、两层EVA胶膜、TPT背板膜及铝合金框和接线盒等组成，其结构如图2—6所示。面板玻璃覆盖在太阳能电池组件的正面，构成组件的最外层，它既要透光率高，又要坚固耐用，起到长期保护电池片的作用。两层EVA胶膜夹在面板玻璃、电池片和TPT背板膜过熔融和凝固的工艺过程，将玻璃与电池片及背板膜凝接成一体。TPT背板膜具有良好的耐气候性能，并能与EVA胶膜牢固结合。镶嵌在电池组件四周的铝合金边框既对组件起保护作用，又方便组件的安装固定及电池组件方阵间的组合连接。接线盒用黏结硅胶固定在背板上，作为电池组件引出线与外引线之间的连接部件。
2．2．2建材型太阳能电池组件
建材型太阳能电池组件分为单玻璃透光型电池组件、夹胶玻璃电池组件和中空玻璃电池组件等几种。它们的共同特点是可作为建筑材料直接使用，如窗户、玻璃幕墙和屋顶材料等，既可以采光，又可以发电。设计时通过调整组件上电池片与电池片之间的间隙，就可以确定室内需要的采光量。
1．单面玻璃透光型电池组件
单面玻璃透光型电池组件也叫玻胶透光型电池组件，外形如图2—7所示。这种组件主要用于建筑物窗户的采光玻璃，可单面或与普通钢化玻璃组合成中空玻璃使用，这种电池组件与普通电池组件的结构及制造过程相同，受光面也是用低铁超白钢化玻璃，但可以根据需要选择绒面或光面玻璃，玻璃厚度为3．2mm。背面采用透明PET复合胶膜，PE'I’复合胶膜除了有透明的外，还有红色、绿色、蓝色等彩色透明胶膜，可以使组件与建筑物颜色搭配协调。单面玻璃透光型电池组件的结构如图2．8所示。
2．夹胶玻璃电池组件
夹胶玻璃电池组件的电池片夹在两层玻璃之间，组件的受光面采用低铁超白钢化玻璃，背面采用普通钢化玻璃。其用作窗户玻璃时玻璃厚度可选择3．2mm×3．2mm；用作玻璃幕墙时根据单块玻璃尺寸大小，玻璃组合厚度可选择3．2mm×5mm、4mm×5mm、5mm×5mm等，用作玻璃屋顶时也要根据单块玻璃尺寸大小选择玻璃组合厚度为5mm×5mm、5mm×8mm、8mm×8mm等。夹胶玻璃电池组件在光伏屋顶和光伏幕墙的应用分别如图2．9和图2—10所示。夹胶玻璃电池组件的结构如图2．11所示。
3．中空玻璃电池组件
中空玻璃电池组件除了有采光和发电的功能外，还具有隔音、隔热、保温的功能，常
用于作为各种光伏建筑一体化发电系统的玻璃幕墙电池组件，其外形如图2—12所示。中空玻璃电池组件是在单玻璃透光型电池组件和夹胶玻璃电池组件形式的基础上，再与一片玻璃组合而构成的。在组件与玻璃间用内部装有干燥剂的空心铝隔条隔离，并用丁基胶、结构胶等进行密封处理，把接线盒及正负极引线等也都用密封胶密封在前后玻璃的边缘夹层中，与组件形成一体，使组件安装和组件间线路连接都非常方便。中空玻璃组件同目前广泛使用的普通中空玻璃一样，同样能够达到建筑安全玻璃要求，中空玻璃电池组件的结构如图2．13所示。
另外日本、欧洲等一些国家和地区，开始尝试用中空玻璃组件的封装形式开发可以回收电池片的电池组件。他们将中空玻璃两片玻璃之间的中空部分充入惰性气体或抽成真空状态。连接好的电池片放置于中空玻璃之间，电池片背面紧贴中空玻璃背玻璃的内表面，用可以拆卸的硅胶固定。这种封装方式没有使用EVA胶膜，也没有层压的工艺过程，有利于电池片的直接回收。但这种结构使电池片的受光面与面板玻璃之间有一定间隔，存在一个气体层，由于这个气体层与玻璃的折射率差别比较大，阳光入射到电池片表面经过这一气体层时反射较多，因此面板玻璃的内表面要作减反射处理。
2。3太阳能电池组件的制造
2．3．1 电池组件的主要原材料及部件
为便于大家对太阳能电池组件有更多的了解，下面就将制造该组件所需的主要原材料及部件的性能参数等分别进行介绍。
电池组件采用的面板玻璃是低铁超白绒面钢化玻璃。一般厚度为3．2mm和4mm，建材型太阳能电池组件有时要用到5~10mm厚度的钢化玻璃，但无论厚薄都要求透光率在90％以上。
低铁超白就是说这种玻璃的含铁量比普通玻璃要低，从而增加了玻璃的透光率。l司时从玻璃边缘看，这种玻璃也比普通玻璃白，普通玻璃从边缘看是偏绿色的。
绒面的意思就是说这种玻璃为了减少阳光的反射，在其表面通过物理和化学方法进行减反射处理，使玻璃表面成了绒毛状，从而增加了光线的入射量。有些厂家还在玻璃表面涂布一层含纳米材料的薄膜，不仅可以增加透光减少光线反射，而且还有自洁功能，可以减少雨水、灰尘等对电池板表面的污染，保持清洁、减少光衰。
钢化处理是为了增加玻璃的强度，抵御风沙冰雹的冲击，起到长期保护太阳能电池的作用。对面板玻璃进行钢化处理后，玻璃的强度可比普通玻璃提高3～4倍。
除了玻璃以外，还可以用透明有机玻璃及PC板(聚碳酸酯)等作组件面板。这些材料透光性好、材质轻、可加工各种形状，但却不耐老化、耐温性差、表面易划伤，因此在应用上受到了一定的限制，171前使用得较少。
EVA胶膜是乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物，是一种热固性的膜状热熔胶，是目前太阳能电池组件封装中普遍使用的黏结材料。太阳能电池组件中要加入两层EVA胶膜，两层EVA胶膜夹在面板玻璃、电池片和TPT背板膜之间，将玻璃、电池片和TPT黏合在一起。它和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率，起到增透的作用，并对太阳能电池组件功率输出有增益作用。EVA胶膜具有透明度高、柔性好，热熔黏结性、熔融流动性好、常温下不黏结，易切割、价格较廉等优点。EVA胶膜在电池组件中不仅是起黏结密封作用，而且对太阳能电池的质量与寿命起着至关重要的作用。因此用于太阳能电池组件封装的EVA胶膜必须满足以下主要性能指标。
① 固化条件：快速固化型胶膜，加热至135~140~C，恒温15～20min；常规型胶膜，加热至145~C，恒温30min。
②透光率：大于90％。
③交联度：快速固化型胶膜大于70％，常规型胶膜大于75％。
④剥离强度：NN／NN~30N／cm，TPT／胶膜大于20N／cm。
⑤耐温性：高温85~C，低温一40℃，不热胀冷缩，尺寸稳定性较好。
⑥耐紫外光老化性能：长时间的紫外线照射不龟裂、不老化。
为了EVA胶膜在太阳能电池中充分发挥应有的作用，在使用过程中，要注意防潮防尘，避免与带色物体接触；不要将脱去外包装的整卷胶膜暴露在空气中；分切成片的胶膜如不能当天用完，应遮盖紧密。EVA胶膜若吸潮，会影响胶膜和玻璃的粘接力；若吸尘，会影响透光率；若和带色、不洁的物体接触，由于EVA胶膜的吸附能力强，容易被污染。
3．背板材料
太阳能电池组件的背板材料根据太阳能电池组件使用要求的不同，可以有多种选择。一般有钢化玻璃、有机玻璃、铝合金、TPT复合胶膜等几种。用钢化玻璃背板主要是制作双面透光建材型的太阳能电池组件，用于光伏幕墙、光伏屋顶等，价格较高，组件重量也大。除此以外目前使用最广的就是TPT复合膜。通常见到的太阳能电池组件背面的白色覆盖物大多就是这种复合膜。TPT是“Tedlar薄膜一聚酯(polyster)一Tedlar薄膜”复合材料的简称。TPT复合膜集合了俗称“塑料王”的氟塑料具有的耐老化、耐腐蚀、防潮抗湿性好的优点，和聚酯薄膜优异的机械性能、阻隔性能和低吸湿性，因此TPT胶膜具有不透气、强度好、耐候性好、使用寿命长、层压温度下不起任何变化、与黏结材料结合牢固等特点。这些特点正适合封装太阳能电池组件，作为电池组件的背板材料有效地防止了各种介质尤其是水、氧、腐蚀性气体等对EVA和太阳能电池片的侵蚀与影响。
常见复合材料除TPT以外，还有TAT(Tedlar薄膜与铝膜的复合膜)和TIT(Tedlar薄膜与铁膜的复合膜)等中间带有金属膜夹层结构的复合膜。这些复合膜还具有高强、阻燃、耐久、自洁等特性，白色的复合膜还可对阳光起反射作用，能提高电池组件的转换效率，且对红外线也有较强的反射，可降低电池组件在强阳光下的工作温度。
目前，生产厂家还推出了由“Tedlar一聚酯一EVA”三层材料构成的TPE复合胶膜，由于少用一层Tedlar，其性能不及TPT，但价格约为TPT的一半，与EVA黏合性能也较好，常用于一些小组件的封装。
常用TPT、TPE复合膜的性能指标如表2一l所示，供读者参考。
太阳能电池组件的边框材料主要采用铝合金，也有用不锈钢和增强塑料的。电池组件安装边框一是为了保护层压后的电池组件，二是为了方便组件的安装。电池组件无论是单独安装还是组成电池方阵都要通过边框与电池组件支架固定。一般都是在边框适当部位打孔，同时支架的对应部位也打孔，然后通过螺栓固定连接。铝合金边框材料表面要进行阳极化处理，常用型材及角铝外形如图2一14所示。铝合金边框的框架四个角有两种固定方法，一种方法是在框架四个角中插入齿状角铝，然后用专用撞角机撞击固定；另一种方法是用不锈钢螺栓对边框四角进行固定。图2—15．图2—16是常用铝合金边框型材的规格尺寸。
5．接线盒与连接线
太阳能电池组件专用接线盒是电池组件内部输出线路与外部线路连接的部件，常用接线盒外形如图2—17所示。从电池板内引出的正负极汇流条(较宽的互连条)进入接线盒内，插接或用焊锡焊接到接线盒中的相应位置，外引线也通过插接、焊接和螺钉压接等方法与接线盒连接。接线盒内还留有旁路二极管安装的位置或直接安装有旁路二极管。太阳能接线盒中常用的旁路二极管性能参数列于表2-2。
有些接线盒还直接带有输出电缆引线和电缆连接器插头，方便电池组件或方阵的快速连接。当引线长度不够时，还可以使用带连接器插头的延长电缆进行连接。
互连条也叫涂锡铜带、涂锡带，宽一些的互连条也叫汇流条，实物如图2—1 8所示。它是太阳能电池组件中电池片与电池片连接的专甩引线。它以纯铜铜带为基础，在铜带表面均匀地涂镀了一层焊锡。纯铜铜带是含铜量99．99％的无氧铜或紫铜，焊锡涂层成分分为含铅焊锡和无铅焊锡两种，焊锡单面涂层厚度为0．01~0．05mm，熔点为160～230~C，涂层均匀，表面光亮、平整。互连条的规格根据其宽度和厚度的不同有20多种，宽度可从O．08~30mm，厚度可从0．04～0．8mm不等。
有机硅胶是一种具有特殊结构的密封胶材料，具有较好的耐老化、耐高低温、耐紫外线性能，抗氧化、抗冲击、防污防水、高绝缘。主要用于太阳能电池组件边框的密封，接线盒与电池组件的黏结密封，接线盒的浇注与灌封等。有机硅胶固化后将形成高强度的弹性橡胶体，在外力的作用下具有变形的能力，外力去除后又恢复原来的形状。因此太阳能电池组件采用有机硅胶密封，将兼具有密封、缓冲和防护的功能。
一般用于太阳能电池组件的有机硅胶有两种。
第一种是用于组件与铝型材边框及接线盒的粘接密封的中性单组分有机硅密封胶，它的主要性能特点是：
①室温中性固化，深层固化速度快，使组件的表面清洗清洁工作可以在3小时后进行；
②密封性好，对铝材、玻璃、TPT、TPE背板材料、接线盒塑料等有良好的黏附性：
③胶体耐高温、耐黄变，独特的固化体系，与各类EVA有良好的相容性：
④可提高组件抗机械震动和外力冲击的能力。
另一种是用于接线盒灌封的双组分有机硅导热胶。这种硅胶是以有机硅合成的新型导热绝缘材料，其主要性能特点是：
①室温固化，固化速度快，固化时不发热、无腐蚀、收缩率小：
②可在很宽的温度范围(﹣60～200℃)内保持橡胶弹性，电性能优异，导热性能好；
③防水防潮，耐化学介质，耐黄变，耐气候老化25年以上；
④与大部分塑料、橡胶、尼龙等材料黏附性良好。
8．晶体硅太阳能电池片
(1)晶体硅太阳能电池的特点
晶体硅太阳能电池片是太阳能电池组件中的主要材料，外形如图2．19所示。合格的晶体硅太阳能电池片具有以下特点：
①具有稳定高效的光电转换效率，可靠性高；
②采用先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性；
③运用先进的PECVD(等离子体化学气相沉积法)成膜技术，在电池表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜，颜色均匀美观；
④应用高品质的银和银铝金属浆料制作背场和栅线电极，确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性；
⑤高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池易于自动焊接和激光切割。
(2)晶体硅太阳能电池的外观结构
晶体硅太阳能电池片分为单晶硅电池片和多晶硅电池片，规格尺寸主要是125mm×125mm、150mm×150mm和156mm×156mm等几种，厚度一般在170～220gm。从图中可以看到，电池片表面有一层蓝色的减反射膜，还有银白色的电极栅线。其中很多条细的栅线，是电池片表面电极向主栅线汇总的引线，两条宽一点的银白线就是主栅线，也叫电极线或上电极。电池片的背面也有两条银白色的主栅线，叫下电极或背电极。电池片与电池片之间的连接，就是用互连条焊到主栅线上实现的。一般正面的电极线是电池片的负极线，背面的电极线是电池片的正极线。硅太阳能电池片无论面积大小(整片或切割成小片)，单片的正负极间输出峰值电压都是0．48V左右。而电池片的面积大小与输出电流和发电功率成正比，面积越大，输出电流和发电功率越大。
(3)单晶硅与多晶硅电池片的区别
由于单晶硅电池片和多晶硅电池片前期生产工艺的不同，使它们从外观到电性能都有一些区别。从外观上看：单晶硅电池片四个角呈圆弧状，表面没有花纹；多晶硅电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹。
对于使用者来说，单晶硅电池和多晶硅电池是没有太大区别的。单晶硅电池和多晶硅电池的寿命和稳定性都很好。虽然单晶硅电池的平均转换效率比多晶硅电池的平均转换效率高1％左右，但是由于单晶硅太阳能电池只能做成准正方形(其4个角是圆弧)，当组成太阳能电池组件时就有一部分面积填不满，而多晶硅太阳能电池是正方形，不存在这个问题，因此对子太阳能电池组件的效率来讲几乎是一样的。另外，由于两种太阳能电池材料的制造工艺不一样，多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅太阳能电池少30％左右，所以多晶硅太阳能电池占全球太阳能电池总产量的份额越来越大，制造成本也将大大小于单晶硅电池，所以使用多晶硅太阳能电池将更节能、更环保。
(4)硅太阳能电池片的等效电路分析
晶体硅太阳能电池的内部等效电路,为便于理解，我们可以形象地把太阳能电池的内部看成是一个光电池和一个硅二极管的复合体，即在光电池的两端并联了一个处于正偏置下的二极管，同时电池内部还有串联电阻和并联电阻的存在。由于二极管的存在，在外电压的作用下，会产生通过二极管pn结的漏电流id，这个电流与光生电流的方向相反，因此会抵消部分光生电流。串联电阻主要是由半导体材料本身的体电阻、扩散层横向电阻、金属电极与电池片体的接触电阻及
金属电极本身的电阻几部分组成，其中扩散层横向电阻是串联电阻的主要形式。正常电池片的串联电阻一般小于1Ω。并联电阻又称旁路电阻，主要是由于半导体晶体缺陷引起的边缘漏电、电池表面污染等使一部分本来应该通过负载的电流短路形成电流ir，相当于有一个并联电阻的作用，因此在电路中等效为并联电阻，并联电阻的阻值一般为几千欧。通过分析说明，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，就越接近于理想的太阳能电池，该电池的性能就越好。
(5)硅太阳能电池的主要性能参数
硅太阳能电池的性能参数主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功
率、填充因子和转换效率等。
①短路电流(Isc)：当将太阳能电池的正负极短路、使U=O时，此时的电流就是电池
片的短路电流，短路电流的单位是安培(A)，短路电流随着光强的变化而变化。
②开路电压(Uoc)：当将太阳能电池的正负极不接负载、使，=0时，此时太阳能电池
正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特(V)。单片太阳能电池的开路电压不
随电池片面积的增减而变化，一般为0．5～0．7V。
③峰值电流(Im)：峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能
电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培(A)。
④峰值电压(Um)：峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能
电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是v。峰值电压不随电池片面积的增减
而变化，一般为0．45～0．5V，典型值为0．48V。
⑤峰值功率(Pm)：峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太
阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘
积：Pm=Im×Um。峰值功率的单位是w(瓦)。太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照
度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行，
测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度1kW／m2、光谱AMl．5、测试
温度25℃。
⑥填充因子(FF)：填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电 压和短路电流乘积的比值。计算公式为 填充因子是评价太阳能电池输出特
性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明太阳能电池输出特性越趋于矩形，电池的光电转换效率越高。
串、并联电阻对填充因子有较大影响，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填
充因子的系数越大。填充因子的系数一般在0．5～0．8之间，也可以用百分数表示。
⑦转换效率(77)：转换效率是指太阳能电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的．太阳能量功率的比值。即：
η= ，其中Pin=1kW／m2=100mW／cm2。
2．3．2电池组件的板型设计
在生产电池组件之前，就要对电池组件的外型尺寸、输出功率以及电池片的排列布局等进行设计，这种设计在业内就叫太阳能电池组件的板型设计。电池组件板型设计的过程是一个对电池组件的外型尺寸、输出功率、电池片排列布局等因素综合考虑的过程。设计者既要了解电池片的性能参数，还要了解电池组件的生产工艺过程和用户的使用需求，做到电池组件尺寸合理，电池片排布紧凑美观。
组件的板形设计一般从两个方向入手。一是根据现有电池片的功率和尺寸确定组件的功率和尺寸大小；二是根据组件尺寸和功率要求选择电池片的尺寸和功率。
电池组件不论功率大小，一般都是由36片、72片、54片和60片等几种串联形式组成。常见的排布方法有4片×9片、6片×6片、6片×l2片、6片×9片和6片×10片等。下面就以36片串联形式的电池组件为例介绍电池组件的板型设计方法。
例如，要生产一块20W的太阳能电池组件，现在手头有单片功率为2．2～2．3w的125mmx125mm单晶硅电池片，需要确定板型和组件尺寸。根据电池片情况，首先确定选用2．3w的电池片9片(组件功率为2．3w×9=20．7w，符合设计要求，设计时组件功率误差在±5％以内可视为合格)，并将其4等分切割成36小片，电池片排列可采用4片×9片或6片×6片的形式，如图2—21所示。图中电池片与电池片中的间隙根据板型大小取2～3mm；上边距根据板型大小一般取35～50mm；下边距根据板型大小一般取20～35mm：左右边距根据板型大小一般取10～20mm。这些尺寸都确定以后，就确定了玻璃的长宽尺寸。假如上述板型都按最小间隙和边距尺寸选取，则4×9板型的玻璃尺寸长为633．5mm，取整为635mm，宽为276mm；6×6板型的玻璃尺寸长为440ram，宽为405mm。组件安装边框后，长宽尺寸一般要比玻璃尺寸大4～5mm，因此一般所说的组件外形尺寸都是指加上边框后的尺寸。
板型设计时要尽量选取较小的边距尺寸，使玻璃、EVA、TPT及铝型材等原材料得到节约，同时组件重量减轻。另外，当用户没有特殊要求时，组件外形应该尽量设计成准正方形，这是因为在同样面积的情况下，正方形的周长最短，做同样功率的电池组件，可少用边框铝型材。
当已经确定组件尺寸时，不同转换效率的电池片作出的电池组件的功率不同。例如，外形尺寸为1200mm×550mm的板型是用36片125mm×125mm电池片的常规板型，当用不同转换效率(功率)的电池片时，就可以分别作出70W、75W、80W或85w等不同功率的组件。除特殊要求外，生产厂家基本都是按照常规板型进行生产，附录2提供了一些常见晶体硅太阳能电池组件的性能参数和规格尺寸，供参考。
2．3．3电池组件生产流程和工序
晶体硅太阳能电池组件制造的内容主要是将单片太阳能电池片进行串、并互连后严密封装，以保护电池片表面、电极和互连线等不受到腐蚀，另外封装也避免了电池片的碎裂，因此太阳能电池组件的生产过程，其实也就是太阳能电池片的封装过程，太阳能电池组件的生产线又叫组件封装线。封装是太阳能电池组件生产中的关键步骤，封装质量的好坏决定于太阳能电池组件的使用寿命。没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的电池组件。
1．工艺流程
电池片测试分选一激光划片(整片使用时无此步骤)一电池片单焊(正面焊接)并自检验一电池片串焊(背面串接)并白检验一中检测试一叠层敷设(玻璃清洗、材料下料切割、敷设)一层压(层压前灯检、层压后削边、清洗)一终检测试一装边框 (涂胶、装镶嵌角铝、装边框、撞角或螺丝固定、边框打孔或冲孔、擦洗余胶)一装接线盒、焊接引线一高压测试一清洗、贴标签一组件抽检测试一组件外观检验一包装入库。
2．各生产工序简介
⑴电池片测试分选：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能参数不尽相同，为了有效地将性能一致或相近的电池片组合在～起，所以应根据其性能参数进行分类。电池片测试即通过测试电池片的输出电流、电压和功率等的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。分选电池片的设备叫电池片分选仪，自动化生产时使用电池片自动分选设备。除了对电池片性能参数进行分选外，还要对电池片的外观进行分选，重点是色差和栅线尺寸等。
(2)激光划片：就是用激光划片机将整片的电池片根据需要切割成组件所需要规格尺寸的电池片。例如在制作一些小功率组件时，就要将整片的电池片切割成四等分、六等分、九等分等。在电池片切割前，要事先设计好切割线路，编好切割程序，尽量利用边角料，以提高电池片的利用率。
(3)电池片单焊(正面焊接)：是将互连条焊接到电池片的正面(负极)的主栅线上。要求焊接平直，牢固，用手沿45。左右方向轻提互连条不脱落，过高的焊接温度和过长的时间会导致低的撕拉强度或碎裂电池。手工焊接时一般用恒温电烙铁，大规模生产时使用自动焊接机。焊带的长度约为电池片边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。
(4)电池片串焊(背面焊接)：背面焊接是将规定片数的电池片串接在一起形成一个电池串，然后用汇流条再将若干个电池串进行串联或并联焊接，最后汇合成电池组件并引出正负极引线。手工焊接时电池片的定位主要靠模具板，模具板上面有9～12个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极(负极)焊接到“后面电池”的背面电极(正极)上。使用模具板保证了电池片间间距的一致。同时要求每串的电池片间距也要均匀，颜色一致。
(5)中检测试：简称中测。是将串焊好的电池片放在组件测试仪上进行检测，看测试结果符合不符合设计要求，通过中测可以发现电池片的虚焊及电池片本身的隐裂等。经过检测合格时可进行下一工序。标准测试条件：AMl．5，组件温度25℃，辐照度1 000W／m2。测试结果有以下一些参数：开路电压、短路电流、工作电压、工作电流、最大功率等。
(6)叠层敷设：是将背面串接好且经过检测合格后的组件串，与玻璃和裁制切割好的EVA、TPT背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先要进行清洗，EVA和TPT要根据所需要的尺寸(一般是比玻璃尺寸大10ram)提前下料裁制。敷设时要保证电池串与玻璃
等材料的相对位置，调整好电池串间的距离和电池串与玻璃四周边缘的距离，为层压打好基础。(敷设层次由下向上依次为玻璃、EVA、电池、E’VA、TPT背板)。
(7)组件层压：将敷设好的电池组件放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化并加压使熔化的EVA流动充满玻璃、电池片和TPT背板膜之间的间隙，同时排出中间的气泡，将电池、玻璃和背板紧密黏合在一起，最后降温固化取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度和层压时间要根据EVA的性质决定。层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应用快刀将其切除。要求层压好的组件内单片无碎裂、无裂纹、无明显移位，在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或脱层通道。
(8)终检测试：简称终测，是将层压出的电池组件放在组件测试仪上进行检测，通过测试结果看组件经过层压之后性能参数有无变化，或组件中是否发生开路或短路等故障等。同时还要进行外观检测，看电池片是否有移位、裂纹等情况，组件内是否有斑点、碎渣等。经过检测合格时可进入装边框工序。
(9)装边框：就是给玻璃组件装铝合金边框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅胶填充。各边框间用角铝镶嵌连接或螺栓固定连接。手工装边框一般用撞角机。自动装边框时用自动组框机。
(10)安装接线盒：接线盒～般都安装在组件背面的出引线处，用硅胶粘接。并将电池组件引出的汇流条正负极引线用焊锡与接线盒中相应的引线柱焊接。有些接线盒是将汇流条插入接线盒中的弹性插件卡子里连接的。安装接线盒要注意安装端正，接线盒与边框的距离统一。旁路二极管也直接安装在接线盒中。
(11)高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线问施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件(雷击等)下不被损坏。测试方法是将组件引出线短路后接到高压测试仪的正极，将组件暴露的金属部分接到高压测试仪的负极，以不大于500V／s的速率加压，直到达到1000V加上2倍的被测组件开路电压，维持1min，如果开路电压小于50V，则所加电压为500V。、
(12)清洗、贴标签：用955，0的乙醇将组件的玻璃表面、铝边框和TPT背板表面的EVA胶痕、污物、残留的硅胶等清洗干净。然后在背板接线盒下方贴上组件出厂标签。
(13)组件抽检测试及外观检验：组件抽查测试的目的是对电池组件按照质量管理的要求进行对产品抽查检验，以保证组件100g／0合格。在抽查和包装入库的同时，还要对每一块电池组件进行一次外观检验，其主要内容为：
①检查标签的内容与实际板形相符；
②电池片外观色差明显；
③电池片片与片之间、行与行之间间距不一，横、竖间距不成90。角；
④焊带表面没有做到平整、光亮、无堆积、无毛刺；
⑤电池板内部有细碎杂物；
⑥电池片有缺角或裂纹；
⑦电池片行或列与外框边缘不平行，电池片与边框间距不相等；
⑧接线盒位置不统一或因密封胶未干造成移位或脱落；
⑨接线盒内引线焊接不牢固、不圆滑或有毛刺；
⑩电池板输出正负极与接线盒标示不相符；
⑾铝材外框角度及尺寸不正确造成边框接缝过大；
⑿铝边框四角未打磨造成有毛刺；
⒀外观清洗不干净；
⒁包装箱不规范。
(14)包装入库：将清洗干净、检测合格的电池组件按规定数量装入纸箱。纸箱两侧要各垫一层材质较硬的纸板，组件与组件之间也要用塑料泡沫或薄纸板隔开。
2．3．4太阳能电池组件的性能参数
与硅太阳能电池的主要性能参数类似，太阳能电池组件的性能参数也主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率等。这些性能参数的概念与前面所定义的硅太阳能电池的主要性能参数相同，只是在具体的数值上有所区别。
①短路电流(Isc)：当将太阳能电池组件的正负极短路，使u=0时，此时的电流就是电池组件的短路电流，短路电流的单位是A，短路电流随着光强的变化而变化。
②开路电压(Uoc)：当太阳能电池组件的正负极不接负载时，组件正负极问的电压就是开路电压，开路电压的单位是V。太阳能电池组件的开路电压随电池片串联数量的增减而变化，36片电池片串联的组件开路电压为2lV左右。
③峰值电流(Im)：峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池组件输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是A。
④峰值电压(Um)：峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电，池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是V。组件的峰值电压随电池片串联数量的增减而变化，36片电池片串联的组件峰值电压为17～17．5V。
⑤峰值功率(Pm)：峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池组件在正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积： Pm=Im×Um。峰值功率的单位是W。太阳能电池组件的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和组件的工作温度，因此太阳能电池组件的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度1kW／m。、光谱AMl．5、测试温度25℃。
⑥填充因子(FF)：填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池组件的最大功率与开路电压和短路电流乘积的比值：．FF= 。填充因子是评价太阳能电池组件所用电池片输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明所用太阳能电池组件输出特性越趋于矩形，电池组件的光电转换效率越高。太阳能电池组件的填充因子系数一般在0．5～0．8之间，也可以用百分数表示。
⑦转换效率(η)：转换效率是指太阳能电池组件受光照时的最大输出功率与照射到组件上的太阳能量功率的比值。即：
η=
其中Pin=1000W／m2=100mW／cm2。
2．3．5太阳能电池组件的技术要求和检验测试
1．太阳能电池组件的技术要求
合格的太阳能电池组件应该达到一定的技术要求，相关部门也制定了电池组件的国家标准和行业标准。下面是层压封装型硅太阳能电池组件的一些基本技术要求。
(1)光伏组件在规定工作环境下，使用寿命应大于20年。
(2)组件功率衰降在20年寿命期内不得低于原功率的80％。
(3)组件的电池上表面颜色应均匀一致，无机械损伤，焊点及互连条表面无氧化斑。
(4)组件的每片电池与互连条应排列整齐，组件的框架应整洁无腐蚀斑点。
(5)组件的封装层中不允许气泡或脱层在某一片电池与组件边缘形成一个通路，气泡或脱层的几何尺寸和个数应符合相应的产品详细规范规定。
(6)组件的功率面积比大于65W／m2，功率质量比功于4．5W／kg，填充因子FF大于0．65。
(7)组件在正常条件下的绝缘电阻不得低于200MΩ。
(8)组件EVA的交联度应大于65％，EVA与玻璃的剥离强度大于30N／cm，EVA与组件背板材料的剥离强度大于15N／cm。
(9)每块组件都要有包括如下内容的标签。
①产品名称与型号。
②主要性能参数：包括短路电流Isc，开路电压Uoc，峰值工作电流Im，峰值工作电压Vm，峰值功率Pm以及I-V曲线图、组件重量、测试条件、使用注意事项等。
③制造厂名、生产日期及品牌商标等。
2．太阳能电池组件的检验测试
太阳能电池组件的各项性能测试，一般都是按照GB／T 9535—1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》和GB／T14008—1992《海上用太阳电池组件总规范》中的要求和方法进行。下面是电池组件的一些基本性能指标与检测方法。
(1)电性能测试。
在规定的标准测试条件(AMl．5，光强辐照度lkW／m2，环境温度25℃)下对太阳能电池组件的开路电压、短路电流、峰值输出功率、峰值电压、峰值电流及伏安特性曲线等进行测量。
(2)电绝缘性能测试。
以1kV的直流电压通过组件边框与组件引出线，测量绝缘电阻，绝缘电阻要求大于2000MΩ，以确保在应用过程中组件边框无漏电现象发生。
(3)热循环实验。
将组件放置于有自动温度控制、内部空气循环的气候室内，使组件在-40～85℃之间循环规定次数，并在极端温度下保持规定时问，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定组件由于温度重复变化引起的热应变能力。
(4)湿热-湿冷实验。
将组件放置于有自动温度控制、内部空气循环的气候室内，使组件在一定温度和湿度条件下往复循环，保持一定恢复时间，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定组件承受高温高湿和低温低湿的能力。
(5)机械载荷实验。
在组件表面逐渐加载，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定组件承受风雪、冰雹等静态载荷的能力。
(6)冰雹实验。
以钢球代替冰雹从不同角度以一定动量撞击组件，检测组件产生的外观缺陷、电性能衰减率，以确定组件抗冰雹撞击的能力。
(7)老化实验。
老化实验用于检测太阳能电池组件暴露在高湿和高紫外线辐照场地时具有有效抗衰减能力。将组件样品放在65℃、光谱约6．5的紫外太阳下辐照，最后检测光电特性，看其下降损失。值得一提的是，在曝晒老化实验中，电性能下降是不规则的。
2．4太阳能电池方阵
太阳能电池方阵也称光伏阵列(Solar Array或PV Array)。
2．4．1 太阳能电池方阵的组成
太阳能电池方阵是为满足高电压、大功率的发电要求，由若干个太阳能电池组件通过串并联连接，并通过一定的机械方式固定组合在一起的。除太阳能电池组件的串并联组合外，太阳能电池方阵还需要防反充(防逆流)二极管、旁路二极管、电缆等对电池组件进行电气连接，还需要配备专用的、带避雷器的直流接线箱。有时为了防止鸟粪等沾污太阳能电池方阵表面而产生“热斑效应”，还要在方阵顶端安装驱鸟器。另外电池组件方阵要固定在支架上，支架要有足够的强度和刚度，整个支架要牢固的安装在支架基础上。
1．太阳能电池组件的热斑效应
当太阳能电池组件或某二部分被鸟粪、树叶、阴影覆盖的时候，被覆盖部分不仅不能发电，还会被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件的能量，引起局部发热，这就是热斑效应。这种效应能严重地破坏太阳能电池，严重的可能会使焊点熔化、封装材料破坏，甚至会使整个组件失效。产生热斑效应的原因除了以上情况外，还有个别质量不好的电池片混入电池组件，电极焊片虚焊、电池片隐裂或破损、电池片性能变坏等因素，需要引起注意。
2．太阳能电池组件的串、并联组合
太阳能电池方阵的连接有串联、并联和串、并联混合几种方式。当每个单体的电池组件性能一致时，多个电池组件的串联连接，可在不改变输出电流的情况下，使方阵输出电压成比例的增加；而组件并联连接时，则可在不改变输出电压的情况下，使方阵的输出电
流成比例的增加；串、并联混合连接时，即可增加方阵的输出电压，又可增加方阵的输出
电流。但是，组成方阵的所有电池组件性能参数不可能完全一致，所有的连接电缆、插头
插座接触电阻也不相同，于是会造成各串联电池组件的工作电流受限于其中电流最小朐组
件；而各并联电池组件的输出电压又会被其中电压最低的电池组件钳制。因此方阵组合会
产生组合连接损失，使方阵的总效率总是低于所有单个组件的效率之和。组合连接损失的
大小取决于电池组件性能参数的离散性，因此除了在电池组件的生产工艺过程中，尽量提
高电池组件性能参数的一致性外，还可以对电池组件进行测试、筛选、组合，即把特性相
近的电池组件组合在一起。例如，串联组合的各组件工作电流要尽量相近，每串与每串的
总工作电压也要考虑搭配得尽量相近，最大幅度地减少组合连接损失。因此，方阵组合连
接要遵循下列几条原则：
①串联时需要工作电流相同的组件，并为每个组件并接旁路二极管；
②并联时需要工作电压相同的组件，并在每一条并联线路中串联防反充二极管；
③尽量考虑组件连接线路最短，并用较粗的导线；
④严格防止个别性能变坏的电池组件混入电池方阵。
3．防反充(防逆流)和旁路二极管
在太阳能电池方阵中，二极管是很重要的器件，常用的二极管基本都是硅整流二极管(部分二极管的性能参数可参看表2—2)，在选用时要注意规格参数留有余量，防止击穿损坏。一般反向峰值击穿电压和最大工作电流都要取最大运行工作电压和工作电流的2倍以上。二极管在太阳能光伏发电系统中主要分为两类。
(1)防反充(防逆流)二极管。
防反充二极管的作用之一是防止太阳能电池组件或方阵在不发电时，蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒送，不仅消耗能量，而且会使组件或方阵发热甚至损坏；作用之二是在电池方阵中，防止方阵各支路之问的电流倒送。这是因为串联各支路的输出电压不可能绝对相等，各支路电压总有高低之差，或者某一支路因为故障、阴影遮蔽等使该支路的输出电压降低，高电压支路的电流就会流向低电压支路，甚至会使方阵总体输出电压的降低。在各支路中串联接入防反充二极管就避免了这一现象的发生。
在独立光伏发电系统中，有些光伏控制器的电路上已经接入了防反充二极管，即控制器带有防反充功能时，组件输出就不需要再接二极管了。
防反充二极管存在有正向导通压降，串联在电路中会有一定的功率消耗，一般使用的硅整流二极管管压降为0．7V左右，大功率管可达1～2V。肖特基二极管虽然管压降较低，为0．2～0．3v，但其耐压和功率都较小，适合小功率场合应用。
(2)旁路二极管。
当有较多的太阳能电池组件串联组成电池方阵或电池方阵的一个支路时，需要在每块电池板的正负极输出端反向并联1个(或2～3个)二极管，这个并联在组件两端的二极管就叫旁路二极管。
旁路二极管的作用是防止方阵串中的某个组件或组件中的某一部分被阴影遮挡或出现故障停止发电时，在该组件旁路二极管两端会形成正向偏压使二极管导通，组件串工作电流绕过故障组件，经二极管旁路流过，不影响其他正常组件的发电，同时也保护被旁路组件避免受到较高的正向偏压或由于“热斑效应”发热而损坏。
旁路二极管一般都直接安装在组件接线盒内，根据组件功率大小和电池片串的多少，安装1～3个二极管，如图2．22所示。其中图(a)采用一个旁路二极管，当该组件被遮挡或有故障时，组件将被全部旁路；图(b)和图(c)分别采用2个和3个二极管将电池组件分段旁路，则当该组件的某一部分有故障时，可以做到只旁路组件的一半或1／3，其余部分仍然可以继续参加工作。
旁路二极管也不是任何场合都需要的，当组件单独使用或并联使用时，是不需要接二极管的。对于组件串联数量不多且工作环境较好的场合，也可以考虑不用旁路二极管：
4．太阳能电池方阵的电路
太阳能电池方阵的基本电路由太阳能电池组件串、旁路二极管、防反充二极管和带避雷器的直流接线箱等构成，常见电路形式有并联方阵电路、串联方阵电路和串、并联混合方阵电路，如图2．23所示。
2．4．2太阳能电池方阵组合的计算
太阳能电池方阵是根据负载需要将若干个组件通过串联和并联进行组合连接，得到规定的输出电流和电压，为负载提供电力的。方阵的输出功率与组件串并联的数量有关，串联是为了获得所需要的工作电压，并联是为了获得所需要的工作电流。
一般独立光伏系统电压往往被设计成与蓄电池的标称电压相对应或者是它的整数倍，而且与用电器的电压等级一致，如220V、110V、48V、36V、24V、12V等。交流光伏发电系统和并网光伏发电系统，方阵的电压等级往往为110V或220V。对屯压等级更高的光伏发电系统，则采用多个方阵进行串并联，组合成与电网等级相同的电压等级，如组合成600V、10kV等，再通过逆变器后与电网连接。
方阵所需要串联的组件数量主要铀系统工作电压或逆变器的额定电压来确定，同时要考虑蓄电池的浮充电压、线路损耗以及温度变化等因素。一般带蓄电池的光伏发电系统方阵的输出电压为蓄电池组标称电压的1．43倍，对千不带蓄电池的光伏发电系统，在计算方阵的输出电压时一般将其额定电压提高10％，再选定组件的串联数。
例如，一个组件的最大输出功率为108W，最大工作电压为36．2V，设选用逆变器为交流三相，额定电压380V，逆变器采取三相桥式接法，则直流输出电压Up=Uab／0．817=380／0．817≈465V。再来考虑电压富余量，太阳能电池方阵的输出电压应增大到1．1×465=512V，则计算出组件的串联数为512V／32V≈14块。
下面再从系统输出功率来计算太阳能_电池组件的总数。现假设负载要求功率是30kW，则组件总数为30000W／108W≈277块，从而计算出模块并联数为277／14≈19．8，可选取并联数为20块。结论：该系统应选择上述功率的组件14串联20并，组件总数为14×20=280块，系统输出最大功率为280×108W≈30．2kW。