PVジャンクションボックスのはんだ付け不良は焼損を引き起こす可能性がありますか？
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簡単な回答： ジャンクションボックスのはんだ付け不良は、モジュール工場のプロセスエンジニアがすぐに認識する欠陥分類です。なぜなら、接合部はラインの最終工程で作られ、そこで失敗するとモジュール全体が失われるからです。原因は通常、機械的ではなく熱的です。はんだごてやヘッドは正しい設定温度になっていますが、接合部がその温度に十分長く達しないため、はんだが濡れて適切に合金化せず、接続は完全に見え、導通チェックでも許容範囲と測定されますが、意図した接触面積のほんの一部しかありません。この種の接合部は最終試験に合格し、熱サイクル下の現場で故障します。検査の答えは目視ではなく、接合部での時間と温度を検証した管理されたはんだ付けプロファイルと、サンプルベースでのプルまたはピール試験です。
PV モジュール製造 · Jerry、Ooitech 著
製品紹介
モジュール工場の多くのプロセスエンジニアも同じことを言うでしょう。 ジャンクションボックス 側では、バスバーと銅ストリップをはんだ付けするだけなので、冷はんだ接合でもダイオードが破損したり焼損したりすることはありません。
一見もっともらしく聞こえますよね？しかし、彼らは重要な連鎖反応を一つ見落としています。順を追って説明しましょう。
まず、ジャンクションボックスにおける冷間はんだ付けとは正確には何でしょうか？
ジャンクションボックスの冷間はんだ付け（仮想はんだ付け）とは、内部の電気的接続がしっかりとはんだ付けされておらず、接触が不良な欠陥です。接合部が完全に開放されているわけではありません。接触面積が縮小するだけで、局所的な接触抵抗が急激に上昇します。この高抵抗点に電流が流れると、大量のジュール熱が発生し、局所温度が急速に上昇します。
技術パラメータ
ジャンクションボックスの冷間はんだ付けは通常、4つの箇所のいずれかに現れます：ダイオードリードと銅導体の接続部、バスバーと銅導体の接続部、引出線のはんだ付け点、および内部銅導体、錫ブロック、その他の導電モジュール間のはんだ付け点です。これら4つは2つのグループに分けられます： ダイオード分岐冷間はんだ （箇所1）と メインループ冷間はんだ （箇所2、3、4）。
| 故障タイプ | 所在地 | 動作条件 | 結果 |
|---|---|---|---|
| ダイオード分岐冷間はんだ | ダイオードリードと銅導体（箇所1） | シェーディングなし、ホットスポットなし | 分岐に電流が流れず、接合部は低温を維持し、ダイオードは正常 |
| ダイオード分岐冷間はんだ | ダイオードリードと銅導体（箇所1） | シェーディング、クラック、または劣化 | バイパスダイオードが導通し、接合部に大電流が流れ、激しく発熱し、ダイオードが熱破壊 |
| メインループ冷間はんだ | バスバー / 引出線 / 内部導体（箇所2、3、4） | 全電流動作 | 接合部が連続的に発熱し、ダイオードを焼き、逆方向漏れ電流と過電流耐量が低下する |
技術的優位性
ダイオード分岐のはんだ付け不良： 遮へいもホットスポットもない安定運転時には、この分岐に有効な動作電流が流れないため、接合部は発熱せずダイオードは正常なままです。しかし、一部のセルが遮へいされたり（鳥のふん、落ち葉、雪）、マイクロクラックや性能劣化が発生すると、バイパスダイオードが導通し長時間動作し続けます。大電流が高抵抗の低温はんだ接合部を流れ、接合部は激しく発熱し、ダイオード温度が急上昇します。ダイオードのジャンクション温度限界を超えると、バイパスダイオードは熱破壊を起こし、ジャンクションボックスが焼損することさえあります。
主回路のはんだ付け不良： モジュールは発電中ずっと全電流で動作するため、はんだ付け不良部は発熱し続けます。ジャンクションボックス内部の空間は狭く、その熱がバイパスダイオードを直接焼き、逆方向漏れ抵抗と過電流耐量を低下させます。さらに、遮へいとホットスポットが同時に発生すると、ダイオードに順方向バイアスがかかります。熱で軟化したダイオードが回路全体のバイパス電流を担うことになり、熱暴走を引き起こしやすく、最終的には完全な焼損と短絡に至ります。
製品応用
ダイオードが破壊され焼損すると、さらに進んで直流アークを発生させることがあり、温度は最大3000°Cに達します。これが最終的にジャンクションボックスを焼き、モジュール火災を引き起こす可能性があります。
そのため、PVプラントの運用中は、ジャンクションボックスの低温はんだ接合部を定期的に点検することが非常に重要です。赤外線サーモグラフィカメラでジャンクションボックス周辺をスキャンできます。はんだ付け不良や異常に高温のダイオードは、サーモ画像上で異常な高温スポットとして現れます。直ちに修理または交換すれば、故障の拡大を防ぎ、モジュールを安定して運転し続けることができます。
Ooitechの見解
これが本当に示しているのは、ジャンクションボックスの信頼性はプラントが稼働するずっと前に、まさにダイオードとバスバーの接合部がはんだ付けされる生産ライン上で決まるということです。ここでの弱いはんだ付けは今日故障するのではなく、数年後に最初の悪いホットスポットの下で故障します。だからこそ、モジュール設備でのはんだ品質管理は、どのセル技術にも劣らず重要です。当社のターンキーモジュールラインでは、ジャンクションボックスとバスバーのはんだ付けを後回しの作業ではなく厳格なチェックポイントとして扱っています。適切なモジュール組立とはんだ付けがどのように行われるかを見たい場合は、YouTubeチャンネル www.youtube.com/ooitech に実際の工場映像が多数あり、一見の価値があります。
参考文献と背景データ
このトピックに関する公開参考資料で、業界の技術ロードマップと市場データを維持する組織によって発行されています：
