PV 정션 박스의 냉납 접합이 번아웃을 일으킬 수 있습니까?
목차
빠른 답변: 정션 박스의 냉납 조인트는 모듈 공장의 공정 엔지니어가 즉시 알아보는 결함 유형입니다. 왜냐하면 이 조인트는 라인의 맨 마지막에서 만들어지며, 여기서 실패가 발생하면 모듈 전체를 잃게 되기 때문입니다. 원인은 일반적으로 기계적이기보다 열적입니다. 즉, 인두나 헤드는 올바른 설정 온도에 있지만, 조인트가 솔더가 적절히 젖고 합금화될 만큼 충분히 오래 그 온도에 도달하지 못합니다. 그래서 연결은 완전해 보이고 연속성 검사에서 허용 가능한 측정값을 보이지만, 실제 의도된 접촉 면적의 일부만을 갖습니다. 이런 종류의 조인트는 최종 검사를 통과하고 열 사이클링 하에서 현장에서 실패합니다. 검사 해답은 육안이 아니라, 조인트에서 시간과 온도가 검증된 통제된 솔더링 프로파일과 샘플 기준의 인장 또는 필 테스트입니다.
PV 모듈 제조 · Ooitech의 Jerry 작성
제품 소개
모듈 공장의 많은 공정 엔지니어들도 같은 말을 할 것입니다. 정션 박스 쪽에서는 버스바와 구리 스트립만 납땜하기 때문에 냉납이 발생해도 다이오드가 고장 나거나 타버리지 않습니다.
처음에는 그럴듯해 보이죠? 하지만 그들은 중요한 연쇄 반응 하나를 놓치고 있습니다. 제가 설명해 드리겠습니다.
먼저, 정션박스에서 콜드 솔더 조인트가 정확히 무엇일까요?
정션박스 콜드 솔더 조인트(가상 납땜)는 내부 전기 연결이 견고하게 납땜되지 않아 접촉 불량이 있는 결함입니다. 조인트가 완전히 끊어진 것은 아닙니다. 접촉 면적이 줄어들 뿐이므로 국부 접촉 저항이 급격히 증가합니다. 전류가 이 고저항 지점을 통과하면 많은 줄 열이 발생하고 국부 온도가 빠르게 상승합니다.
기술 매개변수
정션박스의 콜드 솔더 조인트는 일반적으로 네 곳 중 한 곳에서 나타납니다: 다이오드 리드와 구리 도체 연결부, 버스바와 구리 도체 연결부, 리드아웃 와이어 납땜 지점, 그리고 내부 구리 도체, 주석 블록 및 기타 전도성 모듈 사이의 납땜 지점입니다. 이 네 곳은 두 그룹으로 나뉩니다: 다이오드 분기 콜드 솔더 (첫 번째 지점) 및 메인 루프 콜드 솔더 (두 번째, 세 번째, 네 번째 지점).
| 고장 유형 | 위치 | 작동 조건 | 결과 |
|---|---|---|---|
| 다이오드 분기 콜드 솔더 | 다이오드 리드와 구리 도체 (첫 번째 지점) | 차폐 없음, 핫스팟 없음 | 분기에 전류가 흐르지 않아 조인트가 차갑게 유지되고 다이오드 정상 |
| 다이오드 분기 콜드 솔더 | 다이오드 리드와 구리 도체 (첫 번째 지점) | 차폐, 균열 또는 열화 | 바이패스 다이오드가 전도되어 조인트에 고전류가 흐르고 격렬한 발열로 다이오드 열 파괴 |
| 메인 루프 콜드 솔더 | 버스바 / 리드아웃 / 내부 도체 (두 번째, 세 번째, 네 번째 지점) | 전류 전체 작동 | 접합부가 지속적으로 발열하여 다이오드를 가열시키고, 역방향 누설 전류와 과전류 내량이 저하됩니다. |
기술적 장점
다이오드 분기 냉납: 안정적인 운전 상태에서 음영이나 핫스팟이 없으면 분기에는 유효한 작동 전류가 흐르지 않아 접합부가 발열하지 않고 다이오드도 정상 상태를 유지합니다. 그러나 셀의 일부가 음영(새 배설물, 낙엽, 눈)에 가려지거나 미세 균열 및 성능 저하가 발생하면 바이패스 다이오드가 켜져 오랫동안 작동하게 됩니다. 고저항 냉납 접합부에 큰 전류가 흐르면서 접합부가 심하게 발열하고 다이오드 온도가 급격히 상승합니다. 다이오드 접합 온도 한계를 초과하면 바이패스 다이오드가 열적 파괴를 일으키고, 심한 경우 접속함이 타버릴 수 있습니다.
메인 루프 냉납: 모듈이 발전하는 동안 항상 전체 전류가 흐르므로 냉납 접합부가 계속 발열합니다. 접속함 내부 공간이 좁아 이 열이 바이패스 다이오드를 직접 가열하여 역방향 누설 저항과 과전류 내량을 저하시킵니다. 게다가 음영과 핫스팟이 동시에 발생하면 다이오드가 순방향 바이어스됩니다. 이미 열에 약해진 다이오드가 이제 전체 루프의 바이패스 전류를 감당해야 하므로 열 폭주가 쉽게 발생하여 완전히 타버리고 단락으로 이어집니다.
제품 응용
다이오드가 파괴되어 타버리면 더 나아가 DC 아크를 발생시킬 수 있으며, 온도가 최대 3000°C에 달합니다. 결국 접속함을 태우고 모듈 화재로 이어질 수 있습니다.
따라서 태양광 발전소 운영 중 접속함 냉납 접합부를 제때 점검하는 것이 매우 중요합니다. 적외선 열화상 카메라로 접속함 영역을 스캔할 수 있습니다. 냉납 접합부나 비정상적으로 뜨거운 다이오드는 열화상 이미지에서 비정상적인 고온 지점으로 나타납니다. 즉시 수리하거나 교체하면 고장 확산을 막고 모듈이 안정적으로 작동하도록 유지할 수 있습니다.
Ooitech의 견해
이것이 실제로 보여주는 것은 접속함의 신뢰성이 발전소 가동 훨씬 전, 즉 생산 라인에서 다이오드와 버스바 접합부를 납땜하는 과정에서 결정된다는 것입니다. 여기서 약한 납땜은 오늘 실패하지 않지만, 수년 후 첫 번째 심각한 핫스팟에서 실패합니다. 따라서 모듈 장비의 납땜 품질을 관리하는 것이 셀 기술만큼 중요합니다. 당사의 턴키 모듈 라인에서는 접속함 및 버스바 납땜을 부차적인 것이 아닌 핵심 검사 지점으로 취급합니다. 적절한 모듈 조립 및 납땜이 어떻게 이루어지는지 확인하려면 YouTube 채널 www.youtube.com/ooitech 에 실제 공장 영상이 많이 있으니 한번 볼 만합니다.
추가 자료 및 배경 데이터
이 주제에 관한 공개 참고 자료로, 업계의 기술 로드맵과 시장 데이터를 관리하는 기관들이 발행한 것입니다:
