Können kalte Lötstellen in einer PV-Anschlussdose zu einem Durchbrennen führen?
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Kurze Antwort: Kalte Lötstellen an der Anschlussdose sind eine Fehlerklasse, die Prozessingenieure in Modulfabriken sofort erkennen, denn die Verbindung entsteht ganz am Ende der Linie, wo ein Fehler den Verlust des gesamten Moduls bedeutet. Die Ursache ist meist thermisch und nicht mechanisch: Der Lötkolben oder die Lötspitze hat die richtige Solltemperatur, aber die Verbindung erreicht sie nicht lange genug, damit das Lot richtig benetzt und legiert, sodass die Verbindung vollständig aussieht und bei einer Durchgangsprüfung akzeptabel misst, obwohl sie nur einen Bruchteil der vorgesehenen Kontaktfläche hat. Solche Verbindungen bestehen den Endtest und versagen im Feld unter thermischer Wechselbelastung. Die Antwort der Inspektion ist nicht visuell – sie ist ein kontrolliertes Lötprofil mit verifizierter Zeit und Temperatur an der Verbindung, plus Zug- oder Schälprüfung auf Stichprobenbasis.
PV-Modulfertigung · von Jerry, Ooitech
Produkteinführung
Viele Prozessingenieure in Modulfabriken werden Ihnen dasselbe sagen. Auf der Anschlussdose -Seite löten Sie nur die Busbar und den Kupferstreifen, sodass selbst eine kalte Lötstelle nicht zusammenbricht oder die Diode durchbrennt.
Klingt zunächst vernünftig, oder? Aber sie übersehen eine wichtige Kettenreaktion. Lassen Sie mich das durchgehen.
Zuerst: Was genau ist eine kalte Lötstelle in einer Anschlussdose?
Eine kalte Lötstelle in der Anschlussdose (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, so dass der lokale Kontaktwiderstand stark ansteigt. Wenn Strom durch diesen Hochwiderstandspunkt fließt, erzeugt er viel Joulesche Wärme, und die lokale Temperatur steigt schnell an.
Technische Parameter
Kalte Lötstellen in einer Anschlussdose treten normalerweise an vier Stellen auf: der Verbindung von Diodenanschluss zu Kupferleiter, der Verbindung von Busbar zu Kupferleiter, der Lötstelle des Ausgangskabels und den Lötstellen zwischen internen Kupferleitern, Zinnblöcken und anderen leitfähigen 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 Verbindung, starke Erwärmung, thermischer Durchschlag der Diode |
| Kalte Lötstelle im Hauptstromkreis | Busbar / Ausgangskabel / interne Leiter (Stellen 2,3,4) | Volllastbetrieb | Die Verbindung erwärmt sich kontinuierlich, bäckt die Diode, die Sperrstrom- und Überstromfähigkeit sinken |
Technische Vorteile
Kaltlötstelle im Diodenzweig: Bei stabilem Betrieb ohne Verschattung und ohne Hotspot fließt kein effektiver Arbeitsstrom im Zweig, daher erwärmt sich die Verbindung 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 arbeitet über einen langen Zeitraum. Großer Strom fließt durch die hochohmige Kaltlötstelle, die Verbindung erhitzt sich stark und die Diodentemperatur steigt rasant an. Sobald die Sperrschichttemperaturgrenze der Diode überschritten wird, erleidet die Bypass-Diode einen thermischen Durchbruch, und die Anschlussdose kann sogar verbrennen.
Kaltlötstelle im Hauptstromkreis: Das Modul arbeitet während der gesamten Stromerzeugung mit vollem Strom, daher erwärmt sich die Kaltlötstelle kontinuierlich. Der Raum in der Anschlussdose ist eng, und diese Wärme bäckt direkt auf die Bypass-Diode, wodurch deren Sperrwiderstand und Überstromfähigkeit herabgesetzt werden. Wenn zusätzlich Verschattung und Hotspots gleichzeitig auftreten, wird die Diode in Durchlassrichtung vorgespannt. Eine bereits durch Wärme geschwächte Diode muss nun den gesamten Bypass-Strom des Stromkreises tragen, was leicht zu thermischem Durchgehen führt und in einem vollständigen Durchbrennen und Kurzschluss endet.
Produktanwendung
Sobald die Diode durchschlägt und verbrennt, kann dies weiter zu einem Gleichstrom-Lichtbogen führen, mit Temperaturen bis zu 3000°C. Das entzündet schließlich die Anschlussdose und kann einen Modulbrand auslösen.
Daher ist es beim Betrieb von PV-Anlagen wichtig, Kaltlötstellen in der Anschlussdose rechtzeitig zu erkennen. Sie können den Bereich der Anschlussdose mit einer Infrarot-Wärmebildkamera scannen. Eine Kaltlötstelle oder eine abnormal heiße Diode erscheint 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 in der Produktionslinie, wo die Lötverbindungen der Dioden und Sammelschienen hergestellt werden. Schwache Lötstellen hier versagen nicht heute, sondern Jahre später beim ersten starken Hotspot. Deshalb ist die Kontrolle der Lötqualität an Modulausrüstung genauso wichtig wie jede Zelltechnologie. Auf unseren schlüsselfertigen Modullinien behandeln wir das Löten von Anschlussdose und Verschaltung als harten Kontrollpunkt, nicht als Nebensache. Wenn Sie sehen möchten, wie ordnungsgemäße Modulmontage und Löten durchgeführt wird, bietet der YouTube-Kanal www.youtube.com/ooitech viele echte Fabrikaufnahmen, die einen Blick wert sind.
Weiterführende Literatur und Hintergrunddaten
Öffentlich zugängliches Referenzmaterial zu diesem Thema, veröffentlicht von den Organisationen, die die Technologie-Roadmap und die Marktdaten der Branche pflegen:
