西安交大太阳能电池基础与应用课程学习资料3b.docx
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西安交大太阳能电池基础与应用课程学习资料3b
第六节晶体硅太阳能电池的制备工艺和检测
简单介绍晶体硅太阳能电池的制备工艺，使同学们对太阳能电池的组成有一个更清晰的了解。
我国是世界上最大的晶体硅太阳能电池生产国，大部分材料和设备都可以国产化，但目前国产设备明显在质量上不如国外产品。
大规模生产的晶体硅太阳能电池的工艺技术处于世界领先水平。
太阳能电池的产业链包括以下几个组成部分：
▪硅材料（太阳能级多晶硅）；
▪单晶硅拉棒（p掺杂）、多晶硅铸锭（p掺杂）、切片等
▪电池片（这个就是常说的太阳能电池企业）、
▪组件
还有其他附属产业：
电极银浆、电极铝浆、焊带、太阳能电池背板、接线盒、铝框、太阳能电缆等等都具有独立的生产企业，还有各种电池生产和检测设备，例如清洗、扩散、镀膜、印刷、烧结、测试等设备。
一、制备工艺流程
太阳能电池制备工艺流程是从切片后的p型基片开始的，进入生产线后先验片，将不好的硅片挑出来，或者根据硅片外观分为A级片或B级片，便于出厂产品质量管理。
电池制备主要包括下列步骤，大致分为6大工序。
（一）清洗和制绒
晶体硅电池工艺分为单晶硅电池工艺和多晶硅电池工艺，它们大体上相同，最大的不同在于第一步的清洗制绒。
单晶硅各向异性，采用强碱氢氧化钠（NaOH）腐蚀制绒，而多晶硅是各向同性，采用强酸硝酸和氢氟酸（HNO3+HF）腐蚀制绒。
既然制绒是一个刻蚀硅的过程，因此制绒过程也就兼具了清洗的作用。
在刻蚀的同时，去除硅片表面的机械损伤层，清除表面油污和金属杂质。
多晶硅的绒面形成效果较差，制绒是否成功不能单以反射率最低为判断标准，实际上反射率很低的多孔硅，由于表面空洞过多，造成表面态过多，同电极的接触变差，大幅度降低了光电转换效率。
单晶硅制绒后用酸清洗（HF和HCl），多晶硅制绒后用碱溶液清洗。
最后纯水洗净甩干。
（二）扩散形成PN结
该工序的目的是在p型硅片的表面扩散（diffusion）一薄层磷，以形成0.1-0.3微米左右深度的pn结。
扩散分为链式扩散和管式扩散，前者产量大、自动化程度高但质量控制不佳，现在大多采用管式扩散，在石英管中进行扩散，如图3-32所示，采用POCl3液态源，高温反应产生的磷沉积在硅片表面后，表面与内部存在浓度梯度，磷原子在高温驱动下穿过晶格到达其平衡位置，在硅片片面形成n型层。
图3-32硅片的磷扩散掺杂
（三）周边刻蚀与去PSG
（a）（b）
图3-33扩散后硅片周围形成的磷硅玻璃及刻蚀后硅片表面示意图
管式扩散分为单面和双面扩散，前者在扩散过程中对不需要形成pn结的电池背面做了一个保护，或者两片电池的背面叠在一起，然后表面涂磷源两片一组进行扩散，现阶段大多采用单层扩散方式。
扩散过程中在硅片表面会形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃（PSG）。
刚完成扩散的硅片，表面不仅覆盖了反应产物磷硅玻璃，而且硅片外层被磷污染形成n型区域，呈现一种短路状态，如图3-33（a）所示。
即使是单面扩散，硅片边缘以及硅片背面部分地区也会受到磷缘污染而呈现n型，硅片上下表面短路。
通常采用HF把上下表面的磷硅玻璃去除，然后用HF和HNO3的混合溶液刻蚀掉边缘pn结，使前表面与背表面的n型层隔断，刻蚀后的硅片如图3-33（b）所示，边缘一周大约有宽为1mm的区域为高阻区域，防止电池前后漏电。
HF和HNO3混合溶液进行刻蚀的原理同多晶硅制绒是一样的，刻蚀时硅片置于刻蚀溶液液面上，扩散面朝上，利用溶液表面张力浸润硅片周边进行刻蚀。
扩散的好坏是决定太阳能电池最终转换效率高低的关键。
工序2和3也可以看成一道工序，即pn结的形成。
通过测量扩散后顶层的薄层电阻（方块电阻值）来确定是否形成适当的n型区，它是标志扩散到半导体中去的杂质总量的一个重要参数，也是反映扩散层质量是否符合设计要求的重要工艺指标之一，通过方块电阻可以近似推算磷扩散的平均深度。
薄层电阻大约的数值在100Ω/□以内，目前的技术发展方向是向着高阻化发展，常用的单晶硅约75~90Ω/□，多晶硅约70~85Ω/□。
周边刻蚀是否良好的判断标准有边缘方阻测量和边缘导电类型判别两种。
边缘方块电阻如果上升4~5个数量级，或者导电类型为弱p型，则说明边缘刻蚀良好。
（四）镀减反射膜（钝化层）
太阳能电池最常用的减反射膜兼钝化膜是SiNx。
最常用的镀膜方式是等离子增强的化学气相沉积（PECVD：
PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition）法。
相对于其他制备技术，PECVD制备薄膜的沉积温度低，能耗较低，沉积速度较快，生产率高。
而且氮化硅薄膜的质量好，薄膜均匀且缺陷密度低。
更为重要的是，在PECVD过程中可以导入H2，实际上反应生成的是含有一定H原子的氮化硅膜（SiNx：
H），这些H原子在后续的电极烧结等高温过程中可以扩散到Si表面，起到对悬挂键的钝化作用。
Si/N的比例在0.75~2之间，根据所需要的折射率进行调整，SiNx中x增加，即Si/N减小的话，则折射率增加，密度增加。
常用折射率在2.0~2.3之间，厚度70nm左右。
减反射膜质量在生产过程中常通过目测检验，根据所需膜厚和折射率不同，颜色有蓝黑或蓝色等，色差和水印等不能超过整体面积的5%，镀膜前后硅片颜色变化如图3-34所示。
图3-34镀减反膜前后的硅片表面颜色变化
（五）电极的印刷和烧结
这一工序的目的是制备前后电极。
太阳能电池通过电极同外电路相连，将产生的电能输出做功。
通过丝网印刷（screenprinting）工艺在太阳能电池的两面形成电极图案，然后通过高温烧结过程，将电极浆料中的有机成分烧掉，完成电极金属与硅片的合金化，使金属电极和硅片紧密接触，形成良好的欧姆接触。
正面银电极在印刷时是直接印在减反射膜上的，减反射膜基本不导电，因此在烧结过程中需要破坏掉电极下的减反膜，使银电极直接同硅片接触。
一般来说许多银的微小结晶会嵌入到硅片中，形成良好的导电通道，但同时也必须防止银过深的插入到硅片中，否则会严重破坏硅结构，甚至同pn结直接接触而产生短路。
背面Al电极通过高温烧结形成电极的同时还形成Al重掺杂的背电场。
丝网印刷技术是影响电池效率的关键技术之一。
正面电极副栅线的细度和副栅线的高宽比都需要由丝网印刷技术的极限来决定。
适用于丝网印刷的是具有一定粘度和流变性能的导电浆料，太阳能电池中用到的是正面银浆、背面铝浆以及背面银铝浆三种。
在正面电极的两次印刷技术中，正面银浆还可细分为副栅银浆和主栅银浆两种。
丝网印刷技术的原理如图3-35所示，硅片位于刻有电极图形的网板下方一定距离（称为板间距，大约2~3mm），刮刀推挤浆料并压下丝网使其同硅片接触，在通过硅片上方时，浆料从网板上有电极图形处通过网孔挤出到硅片上，然后刮刀继续往前推移，丝网因张力弹回，则浆料脱离丝网附着于硅片上，形成电极。
在生产中通过称重来控制印刷电极的厚度。
丝网印刷的网板是网格状编织的丝网固定在铝制框架上构成的，丝网具有一定弹性，分为不锈钢丝网和尼龙丝网两大类，尼龙丝网容易变形，目前大多采用不锈钢丝网。
丝网有不同的目数，目数越高表示网格尺寸越小，丝网对浆料的透过性越低。
太阳能电池丝网常用目数在250~400左右。
除了有电极图形的地方用来透过浆料，丝网的其他部分都用有机薄膜覆盖封闭。
图3-35丝网印刷过程示意图
一般要经过3次印刷才能完成电极的涂覆，即正面银电极印刷，背面银铝电极印刷和背面铝电极印刷，有些时候正面银电极还需要分为细栅线和主栅线两次印刷。
完成一次印刷后，对硅片先要进行200~250度左右的烘干，目的是挥发电极浆料中的有机溶剂等液态成分，形成干燥电极薄膜，才能继续下一次印刷。
电极印刷全部完成并烘干后，对电极薄膜进行高温烧结。
高温烧结在链式炉中进行。
链式炉分为多个温度区间，通过硅片行进的快慢调节在每一段温区的时间，下图3-36是一个烧结温度变化的例子。
整个烧结过程不超过2分钟（室温-加热-室温）。
开始一分钟是30秒左右的预加热到300度，然后在十多秒内快速上升到铝硅合金的形成温度以上（577度），然后在10秒左右从600度上升到约900度，并在30秒内冷却到室温。
图3-36太阳能电池电极烧结温度曲线
烧结对电池片的作用和影响很大，包括：
▪干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触；
▪铝浆烧结的目的还有形成良好的铝硅合金层（P+），铝在硅中是作为P型掺杂，它可以产生背电场减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对长波长光的响应；
▪相对于铝浆烧结，银浆的烧结要重要很多，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF的变化。
如果银没有同硅片形成良好接触，则串联电阻会很大，如果银穿透了n层同pn结接触，则电池内部短路了。
下面简单介绍一下太阳能电池电极浆料。
电极浆料主要由三部分组成：
导电微粒，有机载体以及无机玻璃粉粘结剂，把他们均匀的混合在一起就形成了电极浆料。
其中导电微粒是电极的功能材料部分，银浆中的导电相是微米或数百纳米的片状和球状银粉的组合，占浆料重量百分比的80以上；铝浆中的导电微粒是数微米的球状铝粉，占浆料重量的70%以上。
有机载体包括有机溶剂，增稠剂和有机助剂等，主要是赋予浆料一定粘度的流动性和流变性能，方便丝网印刷。
无机玻璃粉粘结剂主要是为了提高电极和硅片的附着力以及导电微粒之间的附着力，提高电极强度。
对正面副栅银电极来说，无机玻璃粉在高温烧结中还同减反膜SiNx发生反应，具有腐蚀掉减反膜，使银电极同硅片直接接触的重要作用。
传统的玻璃粉都含有PbO，由于环保问题，正逐渐被无铅玻璃粉取代。
电极的烧结需要将有机载体部分全部烧掉，有机残留对电池性能有不利影响。
（六）测试分选
电极烧结是电池片制备的最后一道工序，完成后立刻进行测试分选，这是一个全自动化的工序。
每一片太阳能电池都要进行标准光照下的电性能测试，然后根据效率的高低进行分类，然后进行外观检查，合格后包装出厂。
电性能测试在第一章中有过简单说明。
包括绘制I-V曲线图，测试出电池的各项电性能参数（包括电池效率），Isc、Voc、Ipm、Vpm、Pmax、Rs、Rsh、I0、FF、EFF，通常按照效率档次进行分类，例如按照转换效率相差0.2%进行分档，同一档电池片按照不同颜色分选包装等。
标准测试条件是AM1.5,1000w/m2,25℃，一般采用脉冲光源。
太阳能电池电性能参数同电池片各工艺有一定的对应关系，例如，短路电流过低，可能原因在于减反射膜、基区扩散长度、pn结的质量、损伤层去除等方面有问题；开路电压过低，有可能边缘腐蚀不够、PN结不良，接触电阻过大等等；填充因子过低，可能在于电极方块电阻过高、电极欧姆接触形成不良等等。
其他对太阳能电池质量的检查内容有：
外观：
外观检验—尺寸、重量符合设计要求，电池颜色均匀，无色差和污染，电极不断线，硅片应力弯曲复合要求（通常小于2mm），硅片没有损伤（边角崩坏等）。
温度冲击：
这是抽查项目，85℃～-40℃范围内循环5次，电池不开裂，电极不脱落，减反膜不变色；
电极牢度：
将引线焊接在电池上，向一个方向加重，持续10秒，电极不脱落，一般主栅银电极的可耐受最大拉力要在3N到5N以上。
EL测试：
给太阳能电池加上正向电压，电流流过电池pn结时会发出荧光，这是一个电致发光过程，同太阳能电池发电过程正好相反。
通过观察电池片发光均匀性可以检测电池电极是否有接触不良的情况，例如电极印刷时候的断线，虚印以及针孔等不良状况。
第六节晶体硅太阳能电池组件
单片的太阳能电池不具有可使用性，只有由电池片构成组件才能形成独立的发电设备。
我们把具有外部封装及内部连接，能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳能电池组合装置，也就是可以独立作为光伏电源使用的装置称为太阳能电池组件（SolarModule或PVModule，也称光伏组件或太阳能电池板）。
一、晶体硅光伏组件基本结构
晶体硅太阳能电池单片电压多在600mV出头，一般最大功率约4.5瓦，工作电压约0.5V，在大多数的情况下不足以成为独立的发电单元，当然某些对电子产品充电的小型电源除外。
典型的单晶硅电池（156156mm，面积238.95cm2），工作电压0.55V，转换效率19.0%，则输出功率4.59W，典型的多晶硅电池（156156mm，面积243.36cm2），工作电压0.5V，转换效率17.8%，输出功率4.34瓦。
如果要获得期望的电压或功率要求，必须将电池串并联达到一定的电压和输出功率才能使用，即多个单体太阳能电池互联封装后成为组件。
另外，晶体硅太阳能电池本身比较脆弱，不能独立抵御外界恶劣条件，因而在实际使用中需要把串、并联后的太阳能电池加以封装保护。
太阳能电池组件除了有外接端口具备电源输出功能，还对可以对太阳能电池进行保护，具有抗风、抗冰雹能力强、安装方便等特性，组件的所有外部材料都要具有强烈的抗老化、耐紫外线能力，符合室外环境下25年以上的使用要求，保证可以长期稳定的应用于照明、户用供电、公路交通、建筑及光伏电站等领域。
太阳电池组件的基本结构如图3-37所示，由硅太阳能电池片串并联，用钢化玻璃、EVA（一种高分子聚合物塑料）及背板热压密封而成，周边加装铝合金边框，组件背面有电流电压输出端子，被称为接线盒。
晶体硅太阳能电池组件分为单晶硅和多晶硅两大类，组件的输出功率从零点几瓦到数百瓦不等，太阳能电池组件的系统耐压标准通常≥1000V；工作温度范围在-40℃～+90℃之间。
图3-37常用的晶体硅太阳能电池组件结构示意图
组件中的钢化玻璃采用白玻璃，常用厚度3.2毫米，在太阳电池光谱响应的波长范围内透光率达90%以上，对于大于1200nm的红外光有较高的反射率且耐紫外光辐照。
EVA是一种热融胶粘剂，是乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物，厚度在0.4毫米-0.6毫米之间，热压交联固化后完全透明，和玻璃粘和后能提高玻璃的透光率，起着增透的作用，EVA中需要添加紫外光吸收剂防止老化。
TPT是目前应用最广的背板材料，是Tedlar/polyester（聚乙烯对苯二甲酸酯PET）/Tedlar三层膜的缩写，Tedlar是杜邦公司的商品号，为氟化乙烯的聚合物（PVF）。
TPT具有良好的抗环境侵蚀能力，绝缘能力并且可以和EVA良好粘接，对阳光可起反射作用，具有较高的红外发射率，可以降低电池板的工作温度。
EVA的弹性和TPT背膜的坚韧性结合使太阳能电池组件具有较强的抗震性能，综合防护作用明显。
最后，层压后的玻璃组件需要装铝合金边框，边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂（1527硅胶）填充。
组件背面有用硅胶粘结的塑料接线盒，引出带有光伏连接器的输出端子，可同光伏电缆、接线箱等相连。
接线盒中还装有旁路二极管，旁路二极管用来短路掉不工作的太阳能电池片，一般是一个二极管对应24片电池。
（a）156156mm多晶硅，612片，功率260w~295w
（b）单晶硅：
1581*802*40mm，125*125mm，6*12片，功率160~180W
（c）多晶硅组件前、后图片
图3-38一些常见晶体硅太阳能电池组件图片
二、晶体硅光伏电池组件的输出及功率损失
（一）从电池片到电池组件的功率损失
太阳能电池组件的输入输出特性同电池片一致，根据太阳能电池单片的功率和组件中电池数量，可以预估太阳能组件的功率，原则上有关系式：
组件功率（理论功率）=电池片功率电池片数量
但实际上会产生约3%左右的能量损失，组件的光电转换效率也低于电池片，例如用转换效率高于18%的单晶硅电池片构成的组件，其转换效率约为16%。
组件的功率损失定义为实际功率同理论功率差值占理论功率的百分比，组件功率损失主要来源于以下几个方面。
1.电池片失配损耗：
当串并联的每片电池片在电压和电流上不能保证完全一致时，就会产生电池片失配损耗。
电池片出厂时大多数情况都是根据光电转换效率来分档，即使同一档的电池片在效率上也有微小的偏差，开路电压和短路电流更是有一定差异。
电池片在电性能参数上的差异导致了在串并联后不能保证每一片电池都工作在最佳工作点，因此造成了功率损失。
电池失配损耗分为电流失配和电压失配两种情况。
（1）串联时的电流失配
由于晶体硅电池开路电压较小，因此形成组件时一般先串联后并联，组件中的电池片大多按照串联的方式连接在一起。
例如常见的72片电池构成的组件许多时候都是串联而成，标准工作电压也不过36V。
串联时电流最小的电池片限制了组件的功率，例如，两片短路电流不一致的电池片串联，则电压等于两电池电压之和，而输出电流则等于较小的一个，此时两片电池的输出特性如图3-39所示。
从图3-39中可以近似估算电流失配时两片电池组成的电池组的短路电流，原来短路电流大的电池片功率损耗非常明显。
在电池片出厂分类和组件选片时也曾有人提出是否按照短路电流来分档，但根据统计结果表示，根据输出功率来给电池片归类同根据短路电流来给电池片归类基本没有太大差别。
图3-39左图：
串联失配时输出的短路电流估算；右图：
并联失配时输出的开路电压估算
（2）并联时的电压失配
对太阳能电池组件来说，并联时的电压失配不如串联时的电流失配严重。
在先串联后并联的组件联接方式下，多片电池串联后的电压差别从统计学上来说较单独两片电池的电压差别要小。
在并联电压失配时，电池组电流等于多个电池之和，电压等于其中电池片电压最小的一个。
例如两片电池并联，两片电池形成的电池组的开路电压也可由图3-39估算。
2.光学损耗：
电池片组装成组件后，入射光的利用率会进一步降低，主要有下面几个方面：
▪组件中覆盖在电池片正面的玻璃和EVA的透光率直接影响了入射光的大小。
为减少紫外等短波长光对电池片和背板的伤害，玻璃和EVA通常会消弱波长为360nm以下的光线透过，EVA中甚至还添加了抗紫外材料，因此电池片的短波长响应被损失了。
▪光伏焊带对光的反射和遮蔽（焊带宽度较电极栅线宽）
▪单晶硅存在倒角，在排列时有空隙，光学损失大于多晶硅（见组件图片）
▪铝边框等无效面积的增加
为了降低这部分光学损耗，目前研发的重点在：
太阳能电池玻璃板和EVA薄膜的透光性；封装玻璃面的增透处理；焊带表面的织构化处理，使焊带反射的光被封闭在玻璃和电池之间；高的背板光反射，使透过的光回到电池体内等等。
还有更先进的研究是新型的光电转换材料，一般涂覆或分散在玻璃/EVA表层或体内，可以把短波长的紫外和近紫外光转换为可见光，例如一个高能光子产生2个低能光子，这也被称为下转换材料，大幅度提高短波长光的利用率。
3.电学损耗：
各种同组件相关的寄生阻抗的损耗
组件中的串联电阻引起的功率损耗，本质上都转化为热能。
除了电池片本身的电阻损耗，其他包括正、背电极上的焊带电阻损耗；汇流条阻抗损耗；接线盒各电阻损耗；以及焊带脱离损耗（虚焊等）。
汇流条将用焊带串联起来的几组电池串再连接在一起，例如72片电池的组件有6串，4根汇流条，96片的组件有8串电池片，5根汇流条等等，图3-40a显示了两个电池串，3-40b给出了一个组件连接的示意图，36片电池4串3根汇流条。
汇流条和焊带都是铜材料的。
（a）（b）
图3-40电池片的串焊和连接。
（a）两组电池串；（b）36片电池串联连接方式：
4串3根汇流条。
4、其他损耗：
热损耗：
组件工作时温度升高引起的输出功率下降；电极片以及组件I-V测试时的误差（不同测试仪测出的效率可能有偏差）；
（二）、运行过程中电池组件的功率损失
1、阴影和热斑效应
阴影对太阳电池组件性能的影响不可低估，即使是较小的局部阴影，甚至一个单电池片上的小阴影也会引起输出功率的明显减少。
如果低估了局部阴影的影响，建成的光伏系统性能和用户的投资效果都将大为逊色。
热斑效应就是阴影导致的严重后果之一。
在一定条件下，一串联支路中被遮蔽或断裂损伤的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳能电池组件此时会发热，这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
前面我们讲过组件串联时候的失配问题，短路电流较差的电池会拖累整个电池串的输出，阴影遮蔽时的状况也可以看成是一种非常严重的失配现象。
通常情况下，电池的工作电流不会偏离短路电流很多。
如果一个串联组件的工作电流比较高，接近于电池的短路电流，那么由于问题电池受遮挡后输出电流急剧下降，电路总电流将受到问题电池的限制。
此时好电池产生的额外电流（比问题电池高出的那部分电流）将变成电池的前置偏压。
如果串联电池被短路，则所有好电池的前置偏压都将变成问题电池的反向电压。
当数量很多的串联电池一起把前置偏压变成问题电池的反向电压时，在问题电池处将会有大的能量耗散，基本上所有好电池的总的发电能力都被问题电池给抵消了。
巨大的能量消耗在一片小小的区域，局部过热就会发生，这就是热点加热现象。
电池热点会导致破坏性影响，例如电池或玻璃破碎、焊线熔化或电池的退化等。
图3-41可以看出电池被部分遮蔽和完全遮蔽时产生的热斑效应对输出功率的破坏。
可以看出，被遮挡的电池片几乎不发电，自身相当于一个消耗电阻；如果组件短路时则在其两端产生S-1片电池片的偏压，电流流过后将产生热量。
由于电池片被遮蔽，该电池的短路电流大幅度降低，组件的正向I-V特性曲线和被遮挡的电池片的反向I-V特性曲线相交出形成的阴影为电池片的最大消耗功率。
遮蔽一个电池片（完全不发电）与遮蔽两块电池片各一半（有电力输出）的效果不同，前者能量损耗更为严重。
因此遮蔽不可避免时，尽量使遮蔽覆盖尽可能多的电池，每个电池尽可能少的阴影。
图3-41热斑效应时的功率损失
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，选择在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。
它的工作原理如图3-42所示。
图3-42旁路二极管工作原理
当电池片正常工作时，每个太阳能电池的电压都是正向偏置的，旁路二极管反向截止，相当于开路；若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时，整个线路电流将由最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于被遮蔽电池片最小电压时，旁路二极管导通，因此使得来自好电池的电流能流向外部电路而不是变成每个电池的前置偏压，此时，非正常工作电池片可以看成被短路，穿过问题电池的最大反向电压将等于单个旁路二极管的管压降，由此限制了电流大小并阻止了热点加热，但该组电池串也失去了发电效果。
实际上若每个电池都连接一个二极管，成本会很高，所以一般一个二极管连接几个电池，常用的是一个二极管负责24片太阳能电池。
旁路二极管导通后二极管两端的电压基本上保持不变，称为二极管的“正向压降”，这个要求越低越好，可以降低损耗，一般锗管约为0.3V，硅管约为0.7V。
为了减少旁路二极管造成的损耗以及运行安全，对旁路二极管的要求还包括：
（1）反向耐压大，保证电池正常工作时不被击穿；
（2）正向耐压电流越大越好，保证二极管导通后可以耐受足够的电流通过，不过热烧掉；
（3）还有热阻系数小越小越好；
（4）反向电流越小越好，降低并联电流损耗；
（5）温度特性曲线要好。
2、环境导致的组件输出功率下降
组件在正常运行中导致输出功率下降的环境因素同电池片是一样的，主要有温度、光强以及表面浮灰等。
组件的工作温度决定于组件产生的热量、向外传输的热量和周围环境的温度之间的平衡，一般的平板电池组件不安装额外的散热系统，处于自然降温状态，主要是通过热辐射和周围空气的流通来降低温度。
太阳光中含有大量的红外热辐射，光照强度越高，则电池温度同周围环境相比越高，这也导致在实际应用时虽然夏天是全年太阳能最丰富的季节，它的发电量还不如秋季（干燥，温度适中）。
也可以用NOCT，即额定电池工作温度（NormalOperatingCellTemperature）来表示电池组
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