Pourquoi les modules TOPCon à quatre découpes nécessitent des boîtes de jonction en deux parties : un regard sur l'évolution des boîtes de jonction photovoltaïques

Introduction du produit

Les conceptions de boîtes de jonction ne cessent de changer, mais ce n'est jamais simplement une retouche esthétique du boîtier en plastique. Chaque changement structurel est adapté à la disposition du circuit interne du module et à ses paramètres électriques en évolution. C'est une exigence stricte qui accompagne chaque étape de la technologie PV. Ici, nous passerons en revue l'histoire de la boîte de jonction PV et nous nous pencherons sur la raison pour laquelle les modules TOPCon à quatre découpes finissent par utiliser une boîte de jonction à deux parties.

Paramètres techniques

Boîte de jonction monobloc : la correspondance avec les premiers modules à cellules entières

2016 a été un tournant pour la structure des modules. Avant 2016, le marché fonctionnait principalement avec des modules à cellules entières, dont le circuit interne était constitué d'une seule chaîne complète. À l'époque, le courant de fonctionnement des modules était plutôt faible et la tension modérée, donc les conditions électriques étaient assez douces dans l'ensemble. L'industrie associait couramment ces modules à une boîte de jonction monobloc, avec les trois diodes de dérivation logées dans le même boîtier.

Cette configuration correspondait aux conditions de production de l'époque : spécifications de pièces uniformes, structure très simple, faible niveau de compétence requis pour l'assemblage manuel et débit de ligne élevé. Les modules à cellules entières géraient le câblage avec des bandes d'isolation latérales et des barres omnibus trapézoïdales. Facile à construire, coût global faible. C'était le plan le plus rentable pour la voie technologique des cellules entières.

Boîte de jonction de module à cellules entières

Avantages techniques

Boîte de jonction à trois parties : la correspondance avec les modules à demi-cellules actuels

Après 2016, les cellules demi-coupées se sont répandues rapidement, et le boîtier de jonction en trois parties est devenu la configuration standard de l'industrie. Les modules demi-coupés utilisent une structure symétrique haut-bas, où la chaîne de cellules supérieure et la chaîne de cellules inférieure sont connectées en parallèle. Une fois fusionnées, la tension globale reste la même et le courant est combiné. Ce changement dans l'architecture du circuit a rendu la conception en trois parties indispensable. Son avantage se résume à quatre points :

• À mesure que la puissance des modules augmentait, le courant de fonctionnement et la tension augmentaient ensemble. La disposition en trois parties place une diode dans chaque boîtier, ce qui répartit les sources de chaleur. Meilleure dissipation de la chaleur, et cela évite le problème de l'ancien boîtier unique où la chaleur s'accumulait en un seul point et cuisait les composants avec le temps.

• Les trois boîtiers sont répartis sur la face arrière, divisant et diluant la zone ombragée. Cela convient parfaitement aux modules bifaciaux, car ils dépendent de la face arrière captant la lumière réfléchie pour produire de l'énergie. Un boîtier centralisé unique ne peut tout simplement pas faire cela.

• Les zones de circuit correspondent une à une aux boîtiers de jonction, ce qui raccourcit considérablement le routage des barres omnibus. La résistance de ligne diminue, le facteur de remplissage du module augmente, et la puissance de sortie de l'ensemble du module s'améliore.

• Le câblage utilise moins de matériau. Un module monté verticalement ne nécessite qu'environ 300 mm de fil court pour terminer la connexion. En production de masse, cela réduit le coût des câbles et s'intègre mieux avec les lignes entièrement automatisées.

Boîtier de jonction pour module demi-coupé

Application produit

Boîtier de jonction en deux parties : la correspondance du module TOPCon quatre coupures haute efficacité

Avec la production en masse des cellules TOPCon haute efficacité, les modules quatre coupures sont devenus courants, la logique du circuit a été reconstruite, et le boîtier de jonction en deux parties est devenu la norme.

L'industrie suit la règle des demi-coupures : « couper en deux, deux chemins en parallèle. » Une fois la cellule divisée en quatre parties égales, elle doit être transformée en quatre chemins parallèles pour maintenir la plage de courant stable. Le module conserve toujours la disposition symétrique haut-bas : les cellules d'un côté se regroupent deux par deux en une unité indépendante, et trois de ces unités parallèles sont ensuite connectées en série, maintenant les plages de tension et de courant stables.

Cette configuration de circuit nécessite deux ensembles de cellules avec une polarité positive-négative inversée, donc les deux boucles de dérivation correspondantes ont chacune besoin d'une diode. Comme ces deux points sont très proches l'un de l'autre, les deux diodes sont intégrées dans le même boîtier. L'ensemble du circuit se divise en deux grandes zones de protection et se termine par deux boîtes de jonction. Le boîtier contenant la double diode est plus long, et c'est la raison électrique sous-jacente pour laquelle les modules à quatre découpes sont associés à des boîtes de jonction en deux parties. De plus, le fil auxiliaire supplémentaire ajouté par le routage inversé doit être associé à une couche d'isolation en PET transparent pour une isolation correcte, garantissant la sécurité électrique.

Boîte de jonction pour module à quatre découpes

En bas, le nombre de coques de boîte de jonction n'est que la forme extérieure visible. De la boîte unique pour cellules pleines, aux trois boîtes pour demi-découpes, aux deux boîtes pour quatre découpes, le total de trois diodes n'a jamais changé. Chaque diode couvre toujours deux chaînes de cellules pour la protection de dérivation, et la logique sous-jacente de protection par zones est restée la même tout au long. Le nombre de boîtes suit le circuit, le circuit suit la technologie de découpe, et l'ensemble des pièces sert toujours la sécurité électrique et l'efficacité de sortie du module.

Point de vue d'Ooitech

La boîte de jonction en deux parties sur les modules TOPCon à quatre découpes n'est pas un gadget, elle est imposée par le circuit à quatre parallèles et polarité inversée utilisé par les configurations à quatre découpes. Si vous construisez une ligne, cela compte du côté de l'empilement et du busbar, car la position de la boîte, le routage inversé et la couche d'isolation en PET doivent tous être gérés correctement, sinon vous aurez des défauts EL et des problèmes de sécurité. Nous avons construit des lignes de modules pour les configurations demi-découpe, MBB et TOPCon, et l'étape de la boîte de jonction est celle qui décide silencieusement de votre rendement. Cela vaut la peine de regarder quelques vidéos de lignes réelles en usine sur la chaîne YouTube d'Ooitech www.youtube.com/ooitech si vous voulez voir comment le busbar et le placement de la boîte s'assemblent réellement.