02组件和组串的内部串联结构
经常听到晶硅组件60片、72片的说法，这个实际讲的是组件内部电池片串联的个数，每个电池片是一个独立的光伏电池单元。如图5所示，每20片或24片光伏电池对应一个子串，光伏组件由3个子串串联而成，每个子串两端反并联一个旁路二极管，旁路二极管可减轻热斑效应。这3个子串的输出线及旁路二极管在组件接线盒中用于电气连接，再通过接线盒引出总的正负两根出线，也就是光伏组件日常附带的直流接头和电缆。
图4 晶硅组件内部的3个子串及其旁路二极管
以上说明了晶硅组件内部由3个子串串联而成，其实当前光伏发电系统的光伏组串也是由多个组件串联而成，如图5所示。不管是集中式逆变器的直流汇流箱、还是组串式逆变器的直流输入端，都会接入光伏组串，组串一般由20~24个组件串联而成。所以，当前所有光伏发电本质上都是把多个电池片串联使用，以生成光伏组串的直流高压，便于逆变器实现并网交流发电。由初中物理知识可知，电路中不允许多个电流源串联，否则总电流由最小电流的电流源决定。另外在这里偷偷说一句，几个组串并联也存在能量损失，由于线路阻抗的存在，并联电压源的总电压由最低电压的电压源决定。
图5 多个组件串联的组串式或集中式光伏发电系统
03光伏组件的木桶效应
参考度娘百科，盛水的木桶是由多块木板箍成的，盛水量也是由这些木板共同决定的。若其中一块木板很短，则此木桶的盛水量就被限制，该短板就成了这个木桶盛水量的“限制因素”(或称“短板效应”)，如图6所示。若要使此木桶盛水量增加，只有换掉短板或将其加长才行。
图6 木桶效应示意图
一个水桶无论有多高，盛水量取决于其中最短的那块木板，人们把这一规律总结为“木桶原理”或“木桶效应”，又称“短板理论”。其核心内容为一只水桶盛水的多少，并不取决于桶壁上最长的那块木块，而恰恰取决于桶壁上最短的那块。根据这一核心内容，“木桶效应”还有两个推论其一，只有桶壁上的所有木板都足够高，那水桶才能盛满水。其二，只要这个水桶里有一块不够高度，水桶里的水就不可能是满的。
为了让水桶尽量多装水，必须要找出薄弱环节(短板)，并且改进该环节把这个短木板加长。命苦不能怨政府，幸福的家庭是相似的，而不幸的家庭各有各的不幸。很不幸光伏组件串联或内部串联子串都存在木桶效应，甚至可以说木桶效应已充满光伏发电系统中。
由于组件内部串联子串或组串中多个组件串联的本质特性相似，以下以组串为例说明。如图7所示，由3个光伏组件串联构成一个组串，每个组件电流相同时，构成组串的总电流也相同，实际上组串总电流等于每个组件电流。这种工作状况下，每个组件的MPP完全一致，当然这是一种非常理想而实际中并不存在的情形。
图7 组件MPP一致情况下的组串电气特性
理想很丰满，现实太骨感。实际上，组串中每个组件MPP不可能完全一致，如图8所示的第3个组件(PV3)由于种种原因MPP发生变化，而第1、2个组件(PV1、2)仍然可实现MPP。这种情况下如果这3个组件仍然串联构成一个组串时，组串的总电流不可能达到理想数值，也不可能继续最大功率输出。组串最大输出功率受逆变器的MPPT算法限制，既可能工作于受电流源串联物理原的影响而电流限制在PV3的小MPP电流，也可能工作于PV1、2近似最大功率点而PV3旁路二极管导通的状态(即图8所示)。
图8 组件MPP不一致情况下的组串电气特性
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