详解旁路二极管问题导致接线盒熔化故障

太阳能电池板在制造、运输、设置时以及因老化，会发生各种各样的故障。笔者将就检测这些故障的方法，介绍Chemitox(东京都大田区)在评测服务中的事例和积累的知识。

本文介绍旁路二极管故障。

结晶硅类电池板，是将所有的电池单元(发电元件)串联连接的。因此，只要有一枚电池单元因故障不发电，就会影响整块电池板，造成输出功率降低。旁路二极管担任着弥补太阳能电池板这种结构缺点的功能。

因某种故障输出功率大幅降低的电池单元会变成电阻。那样的话，电池单元的串联电路整体都很难通过电流。

为了防止这种输出功率降低，很多电池板将电池单元分为多组。万一有难以通过电流的电池单元出现时，就绕过包含该单元在内的分组，其余组的单元就可继续送电。旁路二极管就负责这种迂回功能。

旁路二极管不只在电池单元发生故障时工作。

例如，部分太阳能电池板被阴影挡住时，阴影部分的电池单元的输出功率会大幅降低。这时旁路二极管也会发挥作用，会绕过发电量大幅降低的分组。

当具有这种功能的旁路二极管发生故障时会怎样呢(图1)？旁路二极管的故障有开路和短路两种类型。

旁路二极管故障造成的故障。造成电池单元过热和接线盒变形等(出处：Chemitox)

发生开路故障时，即使发生因阴影等造成输出功率大幅降低的电池单元，旁路二极管也没有了可绕过包含该单元分组的功能。

因此，电流会继续流经变成了电阻的电池单元。这样，该电池单元周边的温度就会上升，变成热区。其结果会造成封装材料剥离、背板熔化等外观上的异常。

从这样产生的热区部分的热分布来看，温度有时会超过400℃。这种状态一直持续的话，材料会碳化，甚至可能起火。

而当发生“短路”故障时，因绕开旁路二极管会持续流过大量电流。而旁路二极管的设计是不支持电流长时间大量流过的状态的。

因此，这样会造成旁路二极管发热。其结果可能导致安装旁路二极管的接线盒受热变形甚至熔化。

其原因在于旁路二极管的选择有问题(图2)。目前旁路二极管以价格低廉、开关速度快的肖特基势垒二极管为主流

旁路二极管的选择问题是故障发生的原因

因成本低而成为主流的肖特基势垒二极管，与p-n结二极管相比，其对高温时过度的反向电压和正向电流的耐性较弱(出处：Chemitox)

但这种肖特基势垒二极管与p-n结二极管相比，对高温时过度的反向电压和正向电流的耐性较弱。因此，从旁路二极管的耐久性来看，p-n结二极管更为合适。

不过，因目前的市场趋势，是较之于安全性更重视成本，因此选择了肖特基势垒二极管。