Eine Sperrdiode ist eine Diode, die in einem Stromkreis angeordnet ist, um zu verhindern, dass elektrischer Strom in eine bestimmte Richtung fließt. Alle Dioden blockieren funktionsbedingt den elektrischen Strom; Sperrdioden werden jedoch speziell verwendet, um einen Rückfluss von elektrischer Leistung zu verhindern, um Batterien, Ladesysteme oder Stromerzeugungssysteme zu schützen. Sperrdioden werden häufig in Ökostromsystemen wie Solar- oder Windkraftgeneratoren verwendet.
Dioden sind gängige Halbleiterbauelemente, die normalerweise aus Silizium bestehen und zur Steuerung des Stromflusses in Schaltkreisen verwendet werden. Eine Diode hat zwei Anschlüsse: die positiv geladene Anode und die negativ geladene Kathode. Wenn elektrische Leistung durch ihre Anode in eine Diode eintritt, wird sie durch die Diode geleitet und fließt durch die Kathode und dann weiter zum Rest des Stromkreises. Wenn jedoch elektrische Leistung in die Kathode einer Diode eintritt, wird sie blockiert und kann nicht durch das Gerät fließen.
In einem Solarstromerzeugungssystem wird elektrische Gleichstromenergie durch die Photovoltaikzellen des Systems erzeugt. Diese Energie gelangt dann zu einem anderen Teil des Systems, der entweder den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt oder den Gleichstrom verwendet, um eine Batterie oder ein anderes Energiespeichergerät aufzuladen. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzellen trifft, gelangt die von den Zellen erzeugte Leistung störungsfrei durch die Anode einer Sperrdiode und zu den anderen Systemen.
Wenn die Nacht hereinbricht, erzeugen Solarzellen keinen Strom mehr. Der elektrische Ladungsunterschied zwischen den Solarzellen und der Batterie oder der Umwandlungsschaltung führt dazu, dass sie versuchen, den elektrischen Ladungsunterschied auszugleichen, indem sie Strom an die Solarzellen senden, was sie beschädigen oder zerstören kann. In diesem Fall tritt die an die Solarzellen gesendete Leistung in die Kathode der Sperrdiode ein und wird gestoppt, bevor sie die Solarzellen erreichen und diese schädigen kann. Sobald die Sonne wieder aufgeht und die Photovoltaikzellen eine elektrische Ladung erzeugen, kann der erzeugte Strom die Sperrdiode wieder ungehindert passieren.
Eine Sperrdiode erfüllt in einer Windkraftanlage im Wesentlichen die gleiche Funktion wie in einem Solargenerator. Der Unterschied zwischen einer Windanlage und einer Solaranlage besteht darin, dass eine Windanlage normalerweise Wechselstrom mithilfe eines von Rotorblättern oder einer Turbine angetriebenen Generators erzeugt. In diesem Fall kann der umgekehrte Stromfluss, der bei nachlassendem Wind auftritt, den Generator tatsächlich wie einen Elektromotor antreiben. Die Sperrdiode verhindert den Rückwärtsantrieb des Generators, der nicht nur den Generator beschädigen, sondern auch die gesamte in den Batterien des Systems gespeicherte Energie verbrauchen kann.