태양 전지 모듈의 junction box의 다이오드가 장착되어있는데 그 다이오드가 하는 일을 좀 자세히...

=> 일반적으로 태양광 발전 시스템은 다음과 같이 구성됩니다.

즉, 각각의 태양전지로부터 발생되는 전압과 전류를 1차적으로 배터리가 수집하고, 배터리에 수집된 전원을 각각의 기기들이 사용하는 형태로 구성됩니다.

태양전지는 날씨에 따라 출력이 변하기 때문에, 출력이 불안정하고, 밤에는 전력을 생산하지 못하기 때문에, 로드(전력을 소모하는 대상)와 전지 사이에 배터리를 설치하는 것은 필수적인 사항입니다.

이때, 전지와 배터리 사이에 아무런 조치도 취하지 않으면 위와 같은 상황이 발생할 수 있습니다.

1. 먼저 태양전지간에도 양산특성 때문에 출력전압이 서로 다르게 출력되는 경우가 대부분입니다. 또한, 먼지나 새의 배설물 등으로 인해 출력이 현저히 낮은 태양전지가 있습니다. 거기에 완전히 고장난 태양전지도 생길 수 있는데, 이때, 태양전지들이 연결된 부분에 고장난 태양전지가 있을 경우, 태양전지에서 발생한 모든 전력들이 전압이 가장 낮은 고장난 모듈쪽으로 쏠리게 됩니다. 이 경우, 이미 고장난 태양전지때문에 다른 태양전지들도 고장나는 상황이 발생합니다. 즉, 각 태양전지의 출력 전압이 12V일 경우 고장난 모듈과의 연결을 통해 12V to 0V의 단락이 발생함으로 정상적인 태양전지들까지 발열로 인한 파손으로 이어집니다.

2. 고장난 태양전지는 동료 태양전지뿐 아니라, 시스템을 구성하는 배터리의 전력까지 뺏어오게 됩니다. 전류는 전압이 높은 곳에서 전압이 낮은 곳으로 흐르기 때문에 이는 당연한 현상이라 할 수 있습니다. 고장난 모듈이 없다고 하더라도, 태양전지는 같은 곳에서 생산되더라도 각 제품별 출력전압이 약간씩 다르게 출력됩니다. 또한 먼지나 새똥 등으로 오염된 태양전지는 동료 태양전지들 보다 현격히 낮은 전압을 출력하게 됩니다.

별도의 조치를 취하지 않으면 이 경우에도 불량(낮은 전압을 출력하는 태양전지) 모듈로 동료태양전지의 출력 및 배터리의 전력까지 쏠리게됨으로 전력이 낭비됩니다. 또한, 밤이나, 흐린날씨에는 태양전지의 출력이 0에 가깝기 때문에 이 경우에도 별도의 조치를 취하지 않으면, 낮 동안 고이 모아둔 배터리의 전력이 밤이되면 태양전지들이 끌어가버려 이또한 쓸데없는 낭비를 발생시키게 됩니다.

이 모든 일을 방지하기위해서는 아주 간단한 방법이 있습니다.

각 태양전지 모듈별 출력에 "다이오드"를 설치하면 됩니다.

일반적으로 다이오드는 한쪽 방향으로 흐르는 전류는 통과시키지만(순방향), 반대방향(역방향)으로 흐르려는 전류는 흐르지 못하도록 막는 성질을 가지고 있기 때문에, 태양광 발전 시스템에서 필수적인 소자로 취급되고 있습니다. 그리고 이러한 역할을 하는 다이오드를 "역류방지 다이오드"라고 합니다.

이 역류방지 다이오드만 각 태양전지마다 달아주기만해도, 불량, 저출력, 밤이나 흐린날씨로 인한 출력저하 등의 상황에서도 동료태양전지에서 발생하거나 배터리가 가진 전력등이 불량한 모듈로 흘러들어가는 일이 원천으로 봉쇄되게 됩니다.

물론, 이 다이오드들을 태양전지 출력단에 달아도되고, 질문자의 경우처럼 태양전지들의 출력들을 묶어 주는 JUNCTION BOX에 설치해도 무방합니다.

다만, 일반적인 다이오드는 순 방향이라도 "문턱전압"이라는 것을 가지고 있어서, 약 0.7 정도로 높은 전압이 걸려야 비로소 전류가 흐르는 성질이 있습니다.

그러나, 쇼트키 다이오드라는 소자는 이 순방향 문턱전압이 0.2V까지 낮은 특성이 있어 태양광 발전 시스템에서는 거의 쇼트키 다이오드가 사용되고 있습니다.