Les joints de soudure froids dans une boîte de jonction photovoltaïque peuvent-ils provoquer une surchauffe ?
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Réponse rapide : Les joints de soudure froids au niveau de la boîte de jonction constituent une classe de défauts que les ingénieurs de procédés des usines de modules reconnaissent immédiatement, car le joint est réalisé à la toute fin de la ligne, où une défaillance signifie que le module entier est perdu. La cause est généralement thermique plutôt que mécanique : le fer à souder ou la tête est à la bonne température de consigne, mais le joint ne l'atteint pas assez longtemps pour que la soudure mouille et s'allie correctement, de sorte que la connexion semble complète et mesure de manière acceptable lors d'un contrôle de continuité tout en ayant une fraction de la surface de contact prévue. Ce type de joint passe le test final et échoue sur le terrain sous cyclage thermique. La réponse en matière d'inspection n'est pas visuelle — il s'agit d'un profil de soudure contrôlé avec un temps et une température vérifiés au niveau du joint, plus des essais de traction ou de pelage sur une base d'échantillonnage.
Fabrication de modules PV · par Jerry, Ooitech
Introduction du produit
Beaucoup d'ingénieurs de procédés dans les usines de modules vous diront la même chose. Du côté boîte de jonction , vous ne soudez que la barre omnibus et la bande de cuivre, donc même une soudure froide ne provoquera pas de panne ni de brûlure de la diode.
Cela semble raisonnable au premier abord, non ? Mais ils manquent une réaction en chaîne importante. Laissez-moi vous expliquer.
Tout d'abord, qu'est-ce qu'une soudure froide dans une boîte de jonction ?
Une soudure froide de boîte de jonction (soudure virtuelle) est un défaut où la connexion électrique interne n'est pas soudée solidement et a un mauvais contact. Le joint n'est pas complètement ouvert. La zone de contact se rétrécit simplement, donc la résistance de contact locale augmente fortement. Lorsque le courant traverse ce point de haute résistance, il génère beaucoup de chaleur par effet Joule, et la température locale monte rapidement.
Paramètres techniques
Les soudures froides dans une boîte de jonction apparaissent généralement à quatre endroits : la connexion entre la sortie de diode et le conducteur en cuivre, la connexion entre la barre omnibus et le conducteur en cuivre, le point de soudure du fil de sortie, et les points de soudure entre les conducteurs en cuivre internes, les blocs d'étain et autres modules conducteurs. Ces quatre endroits se répartissent en deux groupes : soudure froide de branche de diode (point un) et soudure froide de boucle principale (points deux, trois, quatre).
| Type de défaut | Emplacement | Condition de fonctionnement | Résultat |
|---|---|---|---|
| Soudure froide de branche de diode | Sortie de diode vers conducteur en cuivre (point 1) | Pas d'ombrage, pas de point chaud | Pas de courant dans la branche, le joint reste froid, diode normale |
| Soudure froide de branche de diode | Sortie de diode vers conducteur en cuivre (point 1) | Ombrage, fissure ou dégradation | La diode de dérivation conduit, courant élevé à travers le joint, échauffement violent, défaillance thermique de la diode |
| Soudure froide de boucle principale | Barre omnibus / sortie / conducteurs internes (points 2,3,4) | Fonctionnement à courant plein | La soudure chauffe en continu, cuit la diode, la fuite inverse et la capacité de surintensité chutent |
Avantages techniques
Soudure froide de la branche de diode : En fonctionnement stable sans ombrage ni point chaud, aucun courant effectif ne circule dans la branche, donc la soudure ne chauffe pas et la diode reste normale. Mais dès qu'une partie des cellules est ombragée (fientes d'oiseaux, feuilles mortes, neige) ou qu'il y a des microfissures et une dégradation des performances, la diode de dérivation s'active et reste en fonctionnement pendant longtemps. Un courant important traverse la soudure froide à haute résistance, la soudure chauffe violemment et la température de la diode monte en flèche. Une fois la limite de température de jonction de la diode dépassée, la diode de dérivation subit une rupture thermique et le boîtier de jonction peut même brûler.
Soudure froide de la boucle principale : Le module fonctionne à pleine intensité pendant toute sa génération, donc la soudure froide chauffe en continu. L'espace à l'intérieur du boîtier de jonction est restreint, et cette chaleur cuit directement la diode de dérivation, réduisant sa résistance de fuite inverse et sa capacité de surintensité. De plus, si un ombrage et des points chauds se produisent en même temps, la diode est polarisée en direct. Une diode déjà ramollie par la chaleur doit alors supporter le courant de dérivation de toute la boucle, ce qui déclenche facilement un emballement thermique et se termine par une brûlure totale et un court-circuit.
Application produit
Une fois la diode claquée et brûlée, cela peut aller plus loin et déclencher un arc électrique en courant continu, avec des températures atteignant jusqu'à 3000°C. Cela finit par enflammer le boîtier de jonction et peut provoquer un incendie du module.
Ainsi, pendant l'exploitation de la centrale photovoltaïque, vérifier à temps les soudures froides du boîtier de jonction est vraiment important. Vous pouvez scanner la zone du boîtier de jonction avec une caméra thermique infrarouge. Une soudure froide ou une diode anormalement chaude apparaîtra comme un point de température anormalement élevé sur l'image thermique. Réparez ou remplacez immédiatement et vous arrêtez la propagation du défaut, en maintenant le module en fonctionnement stable.
Point de vue d'Ooitech
Ce que cela montre vraiment, c'est que la fiabilité du boîtier de jonction est décidée bien avant la mise en service de la centrale, directement sur la ligne de production où les soudures des diodes et des barres omnibus sont réalisées. Une soudure faible ici ne tombe pas en panne aujourd'hui, elle tombe en panne des années plus tard lors du premier mauvais point chaud, c'est pourquoi contrôler la qualité de soudure sur les équipements de modules est aussi important que n'importe quelle technologie de cellule. Sur nos propres lignes de modules clés en main, nous traitons la soudure du boîtier de jonction et des barres comme un point de contrôle strict, pas comme une réflexion après coup. Si vous voulez voir comment un assemblage et une soudure de modules corrects sont effectués, la chaîne YouTube www.youtube.com/ooitech contient de nombreuses séquences réelles d'usine qui valent le coup d'œil.
Lectures complémentaires et données contextuelles
Documents de référence publics sur ce sujet, publiés par les organisations qui maintiennent la feuille de route technologique et les données de marché du secteur :
