PVジャンクションボックスのコールドはんだ接合はダイオードの破壊や焼損を引き起こす可能性がありますか？

製品紹介

モジュール工場のプロセスエンジニアの多くは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だけをはんだ付けするので、コールドはんだ接合でもダイオードが破壊したり焼損したりすることはありません。

一見もっともらしいですが、彼らは重要な連鎖反応を見落としています。順を追って説明します。

まず、ジャンクションボックスにおけるコールドはんだ接合とは正確には何でしょうか？

ジャンクションボックスのコールドはんだ接合（仮はんだ）は、内部の電気接続がしっかりはんだ付けされておらず、接触不良がある欠陥です。接合部は完全に開い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。電流がこの高抵抗点を通過すると、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内のコールドはんだ接合は、通常4つの箇所に現れます：ダイオードリードと銅導体の接続、バスバーと銅導体の接続、リード線のはんだ付け点、内部銅導体・スズブロック・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： ダイオード分岐コールドはんだ （箇所1）と 主回路コールドはんだ （箇所2、3、4）です。

技术优势

• ダイオード分岐の冷間はんだ接合： 安定した動作で日陰やホットスポットがない場合、分岐には実効的な動作電流が流れないため、接合部は発熱せず、ダイオードは正常に保たれます。しかし、セルの一部が日陰になったり（鳥の糞、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。大電流が高抵抗の冷間接合部を流れるため、接合部は激しく発熱し、ダイオード温度が急上昇します。ダイオードの接合部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もあります。

• 主回路の冷間はんだ接合： モジュールは発電中ずっと全電流で動作するため、冷間接合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、逆漏れ抵抗と過電流耐量を低下させます。さらに、日陰とホットスポットが同時に発生すると、ダイオードは順方向にバイアスされます。熱で軟化したダイオードがループ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DCアーク放電を引き起こす可能性があり、温度は3000°Cに達します。最終的にジャンクションボックスを焼き尽くし、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、太陽光発電所の運用中に、ジャンクションボックスの冷間はんだ接合部をタイムリーにチェックすることが非常に重要です。赤外線サーモカメラでジャンクションボックス領域をスキャンできます。冷間接合部や異常に高温のダイオードは、熱画像上で異常な高温スポットとして表示されます。すぐに修理または交換すれば、故障の拡大を防ぎ、モジュールの安定動作を維持できます。

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発電所が稼働するずっと前に、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で決定されるということです。ここでの弱いはんだ付けは今日失敗するのではなく、数年後の最初の深刻なホットスポットで失敗します。そのため、モジュール設備のはんだ品質管理は、セル技術と同じくらい重要です。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付けではなく、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み立て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 には、実際の工場映像が豊富にあり、一見の価値があります。