Kunnen koude soldeerverbindingen in een PV-junctionbox brand veroorzaken?
Inhoudsopgave
Snel antwoord: Koude soldeerverbindingen bij de junctionbox zijn een defectklasse die procesengineers in modulefabrieken onmiddellijk herkennen, omdat de verbinding helemaal aan het einde van de lijn wordt gemaakt, waar een fout betekent dat de hele module verloren gaat. De oorzaak is meestal thermisch in plaats van mechanisch: de soldeerbout of -kop staat op de juiste ingestelde temperatuur, maar de verbinding bereikt die niet lang genoeg zodat het soldeer goed kan bevochtigen en legeren, waardoor de verbinding compleet lijkt en bij een continuïteitscontrole acceptabel meet, terwijl slechts een fractie van het beoogde contactoppervlak aanwezig is. Dat soort verbinding slaagt voor de eindtest en begeeft het in het veld onder thermische cycli. Het inspectieantwoord is niet visueel — het is een gecontroleerd soldeerprofiel met geverifieerde tijd en temperatuur op de verbinding, plus trek- of pelsterkte op steekproefbasis.
PV-moduleproductie · door Jerry, Ooitech
Productintroductie
Veel procesengineers bij modulefabrieken zullen je hetzelfde vertellen. Aan de aansluitdoos kant soldeer je alleen de busbar en de koperstrip, dus zelfs een koude soldeerverbinding zal de diode niet doen falen of doorbranden.
Klinkt in eerste instantie redelijk, toch? Maar ze missen een belangrijke kettingreactie. Laat me het uitleggen.
Ten eerste, wat is precies een koude soldeerverbinding in een aansluitdoos?
Een koude soldeerverbinding in een aansluitdoos (virtueel solderen) is een defect waarbij de interne elektrische verbinding niet stevig is gesoldeerd en slecht contact maakt. De verbinding is niet volledig open. Het contactoppervlak krimpt gewoon, waardoor de lokale contactweerstand sterk toeneemt. Wanneer stroom door dit punt met hoge weerstand gaat, genereert het veel joule-warmte en stijgt de lokale temperatuur snel.
Technische Parameters
Koude soldeerverbindingen in een aansluitdoos verschijnen meestal op een van vier plekken: de diode-aansluiting naar koperen geleider, de busbar naar koperen geleider, het soldeerpunt van de uitgaande draad, en de soldeerpunten tussen interne koperen geleiders, tinblokken en andere geleidende modules. Deze vier vallen in twee groepen: diode tak koude soldeerverbinding (plek één) en hoofdloop koude soldeerverbinding (plekken twee, drie, vier).
| Fouttype | Locatie | Werkomstandigheid | Resultaat |
|---|---|---|---|
| Diode tak koude soldeerverbinding | Diode aansluiting naar koperen geleider (plek 1) | Geen schaduw, geen hotspot | Geen stroom door de tak, verbinding blijft koel, diode normaal |
| Diode tak koude soldeerverbinding | Diode aansluiting naar koperen geleider (plek 1) | Schaduw, scheur of degradatie | Bypassdiode geleidt, hoge stroom door de verbinding, hevig opwarmen, thermische doorslag van de diode |
| Koude soldeerverbinding in hoofdlus | Busbar / uitgang / interne geleiders (punten 2,3,4) | Vollastbedrijf | Verbinding warmt continu op, bakt de diode, omgekeerde lekstroom en overstroomcapaciteit nemen af |
Technische voordelen
Koude soldeerverbinding in diode-tak: Bij stabiel bedrijf zonder schaduw en hotspot is er geen effectieve werkstroom in de tak, dus de verbinding warmt niet op en de diode blijft normaal. Maar zodra delen van de cellen in de schaduw komen (vogelpoep, bladeren, sneeuw) of er microscheuren en prestatieverlies optreden, schakelt de bypassdiode in en blijft langdurig werken. Grote stroom loopt door de hoogohmige koude verbinding, de verbinding warmt hevig op en de diodetemperatuur schiet omhoog. Zodra de junctietemperatuur van de diode wordt overschreden, treedt thermische doorslag op en kan de aansluitdoos zelfs verbranden.
Koude soldeerverbinding in hoofdlus: De module werkt continu op volle stroom tijdens het opwekken, dus de koude verbinding blijft opwarmen. De ruimte in de aansluitdoos is krap en die warmte bakt de bypassdiode direct, waardoor de omgekeerde lekweerstand en overstroomcapaciteit afnemen. Bovendien, als er tegelijkertijd schaduw en hotspots optreden, wordt de diode in voorwaartse richting gestuurd. Een diode die al verzwakt is door hitte moet nu de volledige bypassstroom van de lus dragen, wat gemakkelijk thermische wegloper veroorzaakt en eindigt in volledige doorbranding en kortsluiting.
Producttoepassing
Zodra de diode is doorgebrand, kan dit verder leiden tot gelijkstroomvlambogen met temperaturen tot 3000°C. Dit vernietigt uiteindelijk de aansluitdoos en kan een modulebrand veroorzaken.
Daarom is het tijdens de exploitatie van een PV-installatie belangrijk om tijdig te controleren op koude soldeerverbindingen in de aansluitdoos. U kunt het gebied van de aansluitdoos scannen met een infrarood warmtebeeldcamera. Een koude verbinding of een abnormaal hete diode verschijnt als een abnormale hoge temperatuurplek op het warmtebeeld. Repareer of vervang het onmiddellijk en u stopt de verspreiding van de fout, waardoor de module stabiel blijft werken.
Ooitech's Visie
Wat dit echt laat zien, is dat de betrouwbaarheid van de aansluitdoos al lang voordat de installatie in bedrijf gaat wordt bepaald, namelijk op de productielijn waar die diode- en busbar-verbindingen worden gesoldeerd. Zwak soldeerwerk faalt hier niet vandaag, maar jaren later bij de eerste slechte hotspot. Daarom is het beheersen van de soldeerkwaliteit op moduleapparatuur net zo belangrijk als elke celtechnologie. Op onze eigen turnkey-modulelijnen behandelen we het solderen van aansluitdozen en bussen als een hard controlepunt, niet als een bijzaak. Als u wilt zien hoe correcte modulemontage en solderen wordt gedaan, het YouTube-kanaal www.youtube.com/ooitech heeft genoeg echte fabrieksbeelden die het bekijken waard zijn.
Verder lezen en achtergrondgegevens
Openbaar referentiemateriaal over dit onderwerp, gepubliceerd door de organisaties die de technologieroadmap en marktgegevens van de sector onderhouden:
