旁路二极管在某些条件下允许电流绕过器件或设备。旁路的情况可能包括设备故障或开路等。在太阳能电池板中，当旁路二极管出现故障或开路时，或者换句话说，与其他相邻太阳能电池板相比，旁路二极管的额定值被低估时，旁路二极管就会起作用。旁路二极管以反向并联配置与太阳能电池板连接。太阳能电池或面板串联连接以确定电压水平。以反向并联配置安装到每个电池的旁路二极管允许在任何相邻太阳能电池不可用的情况下提供电流。反向并联配置不会影响太阳能电池的输出，并且旁路二极管连接到一组电池，而不是跨接在每个电池上，这会变得昂贵。
　　太阳能电池的构造和工作原理

　　太阳能电池基本上是一种半导体器件，具有多层半导体材料。就像PN结二极管一样，太阳能电池由P型层和N型层组成。这些层是通过掺杂具有过量或缺乏电子的材料而形成的。具有过剩电子的层由N型半导体构成，而具有缺乏电子或过剩空穴的层由P型半导体构成。这些层的组合使硅晶片变得对光敏感，并在光子/光照射时在其端子上产生电能。将许多这样的硅片以串并联组合连接以获得具有显着开路电压的电池，这包括太阳能电池。太阳能电池通过金属条相互连接，以引导电流流向输出。落在细胞上的光为半导体材料的电子提供能量，并使它们脱离原子键。使用半导体材料建立电路径，以将电流从每个半导体晶片集中收集到输出。太阳能电池在面向太阳的表面上相互连接。面向太阳的表面经过防反射处理，以吸收落在其上的大部分阳光。从太阳能电池板获得的两个电触点（+和-）连接到负载或其他电池板，以扩展整个太阳能系统的容量。正极端子通常从正面和背面获得太阳能电池背面的负极端子。

　　太阳光下的太阳能电池及其符号图1：阳光下太阳能电池的结构及其符号
　　单个太阳能电池产生的电压通常为0.5 至 0.6 伏 (DC)。太阳能电池产生的电压取决于太阳能电池的构造和配置。然而，连接负载时产生的电流大小主要取决于撞击太阳能电池板表面的光子。通常，电压几乎保持恒定，而电流被认为与电池的尺寸和落在其上的光强度成正比。由于制造工艺的原因，太阳能电池可能与其他连接的太阳能电池不同，这可以与太阳能电池一起建模为内阻。太阳能电池或光伏（PV）电池的等效模型如下图所示。

　　太阳等效模型图 2：太阳能电池的等效电路

　　光伏（PV）特性

　　当暴露在阳光下时，光伏太阳能电池会产生直流电。在没有负载的情况下（I OC = 0），产生的电压，称为开路电压（V OC）。开路电压（V OC）通常在 0.5 至 0.6 伏直流范围内，并且与标准电池电压（即 1.5 伏）相比，这样的电压要低得多。多个电池串联可以像普通电池一样提高开路电压。太阳能电池产生的电流取决于阳光的吸收。在一定的阳光照射下，端子短路时产生电流，称为短路电流（I SC）。然而，在此工作点，开路电压已降至零，因此输出电压很大程度上取决于负载电流。当输出电流从 I SC减小到 0 时，输出电压 (V O ) 从 0 增加到 V OC。

　　IV 特性和不同的日照水平图 3：典型太阳能电池的 IV 特性以及不同日照水平下的 IV 特性
　　输出电流或功率与光伏器件前表面吸收的太阳光强度成正比。例如，在多云天气下，照射在前表面上的阳光可能会降低输出电流或功率，但仍然可以产生完整的输出电压。更明亮的阳光（而不是温度）可以提供与其连接的负载的重负载电流要求。然而，可以产生的电流存在限制，即可以输送到负载的电流I MAX，并且主要取决于光伏发电的尺寸。太阳能电池二极管的选择仅取决于光伏发电的可输出电流（I MAX ）。这取决于：细胞的表面积阳光使用的半导体类型转换成电流的效率
　　二极管在光伏阵列中的使用
　　光伏阵列由串联和并联连接的太阳能电池板组成。串联组合有助于获得更高的开路电压，而并联组合则提供更高的输出电流。二极管是一种单向器件，这意味着它只允许电流沿一个方向流动。串联支路中使用的阻塞二极管允许支路电流仅从太阳能电池/电池板流向输出。在没有阻流二极管的情况下，具有较高电压的支路可能向低压支路贡献/供应电流，从而导致损耗和发热。损坏的电池或部分遮光可能会导致这种情况。然而，阻塞二极管会阻止电流从其他分支流向此类太阳能电池板的分支。
　　旁路二极管

　　旁路二极管与太阳能电池或电池板反向并联布置。我们知道，在串联支路中，相同的电流流过每个串联元件。在光伏阵列中，太阳能电池板的输出可能会由于劣化或部分遮蔽而减弱，与高效且完全暴露在阳光下的太阳能电池板产生的电流相比，这可能会降低其电流容量。高效且暴露的太阳能电池板产生的电流可能会过度驱动低效的太阳能电池板，导致过热和燃烧。然而，在这种情况下，旁路二极管会变得正向偏置，并且电流流过旁路二极管，而不是流过减弱/损坏的太阳能电池板。旁路二极管与太阳能电池板并联放置，而阻塞二极管与太阳能电池板串联放置。 

　　带有旁路和阻塞二极管的太阳能电池阵列图 4：带有旁路和阻塞二极管的光伏阵列
　　上图中，与太阳能电池板并联放置的绿色二极管是旁路二极管。它们的作用是形成低电阻路径，并且应该能够安全地处理额定电流。红色二极管是阻塞或隔离二极管，它们确保电流从太阳能电池板仅流向外部负载。这是为了防止产生的电流从并联分支流向同一阵列中被遮挡/减弱的太阳能电池板的其他分支。还可以通过在夜间向太阳能电池阵列提供电流来防止充电电池的耗尽。阻塞二极管用于光伏阵列的每个并联分支中。常规二极管和肖特基二极管可用作旁路和阻塞二极管。此外，它们具有多种额定值，可以根据光伏阵列额定值进行选择。此外，传统二极管的压降约为0.7伏，肖特基二极管的压降约为0.4伏。肖特基二极管的较小压降使其更适合在光伏阵列中用作旁路和阻塞二极管。肖特基二极管在串联支路中产生较小的压降，从而形成高效阵列，并且阻塞二极管的功耗较小。 光伏电池板制造商在太阳能电池板内部制造了旁路和阻塞二极管，以保持外部电路简单。
　　结论
　　太阳能电池由具有过量电子（N型）和缺乏电子（P型）的半导体层制成。形成 PN 结的层对光/光子敏感。光能通过这个 PN 结转换成电能，形成太阳能电池。太阳能电池的电压非常低，在 0.5 至 0.6 伏直流范围内，可以通过串联添加多个太阳能电池来提高电压，也可以包括并联支路。这种形式的太阳能电池串并联组合而成了太阳能电池板。太阳能电池产生的电流主要取决于光强度、表面积及其制造中使用的材料。太阳能电池阵列是由多个太阳能电池板进一步串并联组合而成，通过大量太阳能电池板增加覆盖面积。当任何太阳能电池板损坏或部分被遮挡时，该系列太阳能电池板可能会面临电流减少的情况。在这种情况下，旁路二极管用于旁路弱化的太阳能电池板，以避免该太阳能电池板加热和燃烧。类似地，电流可能从其他并联支路流向弱化支路。特别是，在晚上，充电的电池可以开始向太阳能电池阵列提供电流。为了防止支路中出现这种反向电流，使用了阻塞二极管。旁路和阻塞二极管的额定值取决于太阳能电池板的额定电流。两个二极管可以相同，但用途不同。与传统 PN 结二极管相比，肖特基二极管的正向压降更小，在太阳能电池板中效率更高。旁路和阻塞二极管通常由制造商内部连接，以保持设计简单。