Junções de solda frias em uma caixa de junção fotovoltaica podem causar queima?
Índice
Resposta rápida: As juntas de solda frias na caixa de junção são uma classe de defeito que os engenheiros de processo nas fábricas de módulos reconhecem imediatamente, porque a junta é feita no final da linha, onde uma falha significa que todo o módulo é perdido. A causa geralmente é térmica e não mecânica: o ferro de solda ou a cabeça está na temperatura definida correta, mas a junta não a atinge por tempo suficiente para que a solda molhe e forme liga adequadamente, então a conexão parece completa e mede aceitavelmente em um teste de continuidade, embora tenha uma fração da área de contato pretendida. Esse tipo de junta passa no teste final e falha em campo sob ciclagem térmica. A resposta da inspeção não é visual — é um perfil de soldagem controlado com tempo e temperatura verificados na junta, além de teste de tração ou descascamento em base amostral.
Fabricação de Módulos Fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech
Introdução do Produto
Muitos engenheiros de processo em fábricas de módulos dirão a mesma coisa. No caixa de junção lado, você só solda a barra de cobre e a fita de cobre, então mesmo uma solda fria não vai quebrar ou queimar o diodo.
Parece razoável à primeira vista, certo? Mas eles estão esquecendo uma reação em cadeia importante. Vou explicar.
Primeiro, o que exatamente é uma junta de solda fria em uma caixa de junção?
Uma junta de solda fria em caixa de junção (solda virtual) é um defeito em que a conexão elétrica interna não está soldada solidamente e tem mau contato. A junta não está totalmente aberta. A área de contato apenas encolhe, então a resistência de contato local aumenta acentuadamente. Quando a corrente passa por esse ponto de alta resistência, gera muito calor Joule, e a temperatura local sobe rapidamente.
Parâmetros Técnicos
Juntas de solda frias em uma caixa de junção geralmente aparecem em um de quatro pontos: a conexão do terminal do diodo ao condutor de cobre, a conexão da barra de cobre ao condutor de cobre, o ponto de solda do fio de saída e os pontos de solda entre condutores de cobre internos, blocos de estanho e outros módulos condutores. Esses quatro se dividem em dois grupos: solda fria no ramo do diodo (ponto um) e solda fria no circuito principal (pontos dois, três, quatro).
| Tipo de Falha | Localização | Condição de Operação | Resultado |
|---|---|---|---|
| Solda fria no ramo do diodo | Terminal do diodo ao condutor de cobre (ponto 1) | Sem sombreamento, sem ponto quente | Sem corrente pelo ramo, junta permanece fria, diodo normal |
| Solda fria no ramo do diodo | Terminal do diodo ao condutor de cobre (ponto 1) | Sombreamento, trinca ou degradação | Diodo de bypass conduz, alta corrente pela junta, aquecimento violento, ruptura térmica do diodo |
| Solda fria no circuito principal | Barra de cobre / fio de saída / condutores internos (pontos 2,3,4) | Operação em corrente total | Junta aquece continuamente, assa o diodo, fuga reversa e capacidade de sobrecorrente caem |
Vantagens Técnicas
Solda fria no ramo do diodo: Em operação estável sem sombreamento e sem ponto quente, não há corrente de trabalho efetiva no ramo, então a junta não aquece e o diodo permanece normal. Mas assim que parte das células é sombreada (fezes de pássaros, folhas caídas, neve) ou ocorrem microtrincas e degradação de desempenho, o diodo de bypass liga e permanece trabalhando por muito tempo. Grande corrente passa pela junta fria de alta resistência, a junta aquece violentamente, e a temperatura do diodo dispara. Uma vez que ultrapassa o limite de temperatura da junção do diodo, o diodo de bypass sofre ruptura térmica, e a caixa de junção pode até queimar.
Solda fria no circuito principal: O módulo trabalha em corrente total o tempo todo enquanto gera, então a junta fria continua aquecendo. O espaço dentro da caixa de junção é apertado, e esse calor assa diretamente o diodo de bypass, reduzindo sua resistência de fuga reversa e capacidade de sobrecorrente. Além disso, se sombreamento e pontos quentes ocorrerem ao mesmo tempo, o diodo fica polarizado diretamente. Um diodo já enfraquecido pelo calor agora tem que carregar toda a corrente de bypass do circuito, o que facilmente desencadeia fuga térmica e termina em queima total e curto-circuito.
Aplicação do Produto
Uma vez que o diodo está quebrado e queimado, ele pode ir além e desencadear arco CC, com temperaturas atingindo até 3000°C. Isso finalmente incendeia a caixa de junção e pode iniciar um incêndio no módulo.
Então, durante a operação da usina fotovoltaica, verificar juntas de solda frias na caixa de junção em tempo hábil realmente importa. Você pode escanear a área da caixa de junção com uma câmera térmica infravermelha. Uma junta fria ou um diodo anormalmente quente aparecerá como um ponto de alta temperatura anormal na imagem térmica. Repare ou substitua imediatamente e você impede que a falha se espalhe, mantendo o módulo operando de forma estável.
Visão da Ooitech
O que isso realmente mostra é que a confiabilidade da caixa de junção é decidida muito antes da usina entrar em operação, na própria linha de produção onde essas juntas de diodo e barra de cobre são soldadas. Solda fraca aqui não falha hoje, falha anos depois sob o primeiro ponto quente ruim, e é por isso que controlar a qualidade da solda nos equipamentos de módulos importa tanto quanto qualquer tecnologia de célula. Em nossas próprias linhas de módulos turnkey, tratamos a soldagem da caixa de junção e do barramento como um ponto de verificação rígido, não como uma reflexão tardia. Se você quer ver como a montagem e soldagem adequadas de módulos são feitas, o canal do YouTube www.youtube.com/ooitech tem bastante filmagem real de fábrica que vale a pena conferir.
