Können kalte Lötstellen in einem PV-Anschlusskasten zu Diodendurchbruch und Durchbrennen führen?
Inhaltsverzeichnis
Produkteinführung
Viele Prozessingenieure in Modulfabriken werden Ihnen dasselbe sagen. Auf der Anschlusskastenseite löten Sie nur die Busbar und den Kupferstreifen, sodass selbst eine kalte Lötstelle die Diode nicht durchbrennen oder zerstören wird.
Klingt zunächst vernünftig, oder? Aber sie übersehen eine wichtige Kettenreaktion. Lassen Sie mich das durchgehen.
Was genau ist eine kalte Lötstelle in einem Anschlusskasten?
Eine kalte Lötstelle im Anschlusskasten (virtuelle Lötung) ist ein Defekt, bei dem die interne elektrische Verbindung nicht fest gelötet ist und schlechten Kontakt hat. Die Verbindung ist nicht vollständig offen. Die Kontaktfläche schrumpft nur, sodass der lokale Kontaktwiderstand stark ansteigt. Wenn Strom durch diesen hochohmigen Punkt fließt, erzeugt er viel Joulesche Wärme, und die lokale Temperatur steigt schnell an.
Technische Parameter
Kalte Lötstellen in einem Anschlusskasten treten normalerweise an einer von vier Stellen auf: der Verbindung zwischen Diodenanschluss und Kupferleiter, der Verbindung zwischen Busbar und Kupferleiter, der Lötstelle des Ausgangskabels und den Lötstellen zwischen internen Kupferleitern, Zinnblöcken und anderen leitenden Modulen. Diese vier fallen in zwei Gruppen: kalte Lötstelle im Diodenzweig (Stelle eins) und kalte Lötstelle im Hauptstromkreis (Stellen zwei, drei, vier).
| Fehlertyp | Standort | Arbeitsbedingung | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| Kalte Lötstelle im Diodenzweig | Diodenanschluss zu Kupferleiter (Stelle 1) | Keine Verschattung, kein Hotspot | Kein Strom durch den Zweig, Verbindung bleibt kühl, Diode normal |
| Kalte Lötstelle im Diodenzweig | Diodenanschluss zu Kupferleiter (Stelle 1) | Verschattung, Riss oder Degradation | Bypass-Diode leitet, hoher Strom durch die Verbindungsstelle, starke Erwärmung, thermischer Durchbruch der Diode |
| Main loop cold solder | Sammelschiene / Ausleitung / innere Leiter (Punkte 2,3,4) | Volllastbetrieb | Die Verbindungsstelle erwärmt sich kontinuierlich, backt die Diode, Sperrstrom und Überstromfähigkeit sinken |
Technische Vorteile
Kaltlötstelle im Diodenzweig: Bei stabilem Betrieb ohne Verschattung und Hotspot fließt kein effektiver Arbeitsstrom im Zweig, daher erwärmt sich die Verbindungsstelle nicht und die Diode bleibt normal. Sobald jedoch Teile der Zellen verschattet werden (Vogelkot, Laub, Schnee) oder Mikrorisse und Leistungsabfall auftreten, schaltet die Bypass-Diode ein und bleibt lange in Betrieb. Großer Strom fließt durch die hochohmige Kaltlötstelle, die Verbindungsstelle erhitzt sich stark und die Diodentemperatur steigt rasant. Sobald die Sperrschichttemperatur der Diode überschritten wird, erleidet die Bypass-Diode einen thermischen Durchbruch, und die Anschlussdose kann sogar durchbrennen.
Kaltlötstelle im Hauptstromkreis: Das Modul arbeitet während der gesamten Stromerzeugung mit Volllast, daher erwärmt sich die Kaltlötstelle kontinuierlich. Der Platz in der Anschlussdose ist begrenzt, und diese Wärme backt direkt die Bypass-Diode, was deren Sperrwiderstand und Überstromfähigkeit beeinträchtigt. Wenn gleichzeitig Verschattung und Hotspots auftreten, wird die Diode in Durchlassrichtung vorgespannt. Eine bereits durch Hitze geschwächte Diode muss nun den gesamten Bypass-Strom des Hauptstromkreises tragen, was leicht zu thermischem Durchgehen führt und in einem vollständigen Durchbrennen und Kurzschluss endet.
Produktanwendung
Sobald die Diode durchgebrannt ist, kann dies weiter zu einem Gleichstromlichtbogen führen, mit Temperaturen bis zu 3000°C. Dies zerstört schließlich die Anschlussdose und kann einen Modulbrand auslösen.
Daher ist es beim Betrieb einer PV-Anlage wichtig, rechtzeitig auf Kaltlötstellen in der Anschlussdose zu prüfen. Sie können den Bereich der Anschlussdose mit einer Infrarot-Wärmebildkamera scannen. Eine Kaltlötstelle oder eine abnormal heiße Diode zeigt sich als abnormaler Hochtemperaturpunkt im Wärmebild. Reparieren oder ersetzen Sie diese sofort, um die Ausbreitung des Fehlers zu stoppen und den stabilen Betrieb des Moduls zu gewährleisten.
Ooitechs Ansicht
Was dies wirklich zeigt, ist, dass die Zuverlässigkeit der Anschlussdose lange vor der Inbetriebnahme der Anlage entschieden wird, direkt am Fließband, wo die Dioden- und Sammelschienenverbindungen gelötet werden. Schwache Lötstellen versagen hier nicht heute, sondern Jahre später beim ersten heißen Hotspot. Deshalb ist die Kontrolle der Lötqualität an Modulausrüstung genauso wichtig wie jede Zelltechnologie. Auf unseren eigenen schlüsselfertigen Modullinien behandeln wir das Löten von Anschlussdosen und Sammelschienen als harten Prüfpunkt, nicht als nachträglichen Gedanken. Wenn Sie sehen möchten, wie ordnungsgemäße Modulmontage und Lötung durchgeführt werden, hat der YouTube-Kanal www.youtube.com/ooitech eine Menge echtes Fabrikmaterial, das einen Blick wert ist.
