Le boîtier de connexion du panneau solaire est le connecteur entre le panneau solaire et le dispositif de contrôle de charge et constitue une partie importante du panneau solaire.Il s'agit d'une conception complète et interdisciplinaire qui combine la conception électrique, la conception mécanique et la science des matériaux pour fournir aux utilisateurs un schéma de connexion combiné pour les panneaux solaires.
La fonction principale du boîtier de connexion solaire est de faire sortir l'énergie électrique générée par le panneau solaire via le câble.En raison de la particularité et du prix élevé des cellules solaires, les boîtes de jonction solaires doivent être spécialement conçues pour répondre aux exigences des panneaux solaires.Nous pouvons choisir parmi cinq aspects de la fonction, des caractéristiques, du type, de la composition et des paramètres de performance de la boîte de jonction.
1. La fonction du boîtier de connexion du panneau solaire
La fonction de base du boîtier de connexion solaire est de connecter le panneau solaire et la charge, et de prélever le courant généré par le panneau photovoltaïque pour produire de l'électricité.Une autre fonction consiste à protéger les fils sortants des effets de points chauds.
(1) Connexion
La boîte de jonction solaire fait office de pont entre le panneau solaire et l'onduleur.À l’intérieur de la boîte de jonction, le courant généré par le panneau solaire est aspiré via les bornes et les connecteurs et vers l’équipement électrique.
Afin de réduire autant que possible la perte de puissance de la boîte de jonction vers le panneau solaire, la résistance du matériau conducteur utilisé dans la boîte de jonction du panneau solaire doit être faible et la résistance de contact avec le fil conducteur du jeu de barres doit également être faible. .
(2) Fonction de protection du boîtier de connexion solaire
La fonction de protection de la boîte de jonction solaire comprend trois parties :
1. Grâce à la diode de dérivation, elle est utilisée pour empêcher l'effet de point chaud et protéger la batterie et le panneau solaire ;
2. Le matériau spécial est utilisé pour sceller la conception, qui est étanche et ignifuge ;
3. La conception spéciale de dissipation thermique réduit la boîte de jonction et la température de fonctionnement de la diode de dérivation réduit la perte de puissance du panneau solaire due à une fuite de courant.
2. Les caractéristiques de la boîte de jonction PV
(1) Résistance aux intempéries
Lorsque le matériau de la boîte de jonction photovoltaïque est utilisé à l’extérieur, il résistera aux épreuves climatiques, telles que les dommages causés par la lumière, la chaleur, le vent et la pluie.Les parties exposées de la boîte de jonction PV sont le corps de la boîte, le couvercle de la boîte et le connecteur MC4, qui sont tous constitués de matériaux résistants aux intempéries.À l'heure actuelle, le matériau le plus couramment utilisé est le PPO, qui est l'un des cinq plastiques techniques généraux au monde.Il présente les avantages d'une rigidité élevée, d'une résistance élevée à la chaleur, d'une résistance au feu, d'une résistance élevée et d'excellentes propriétés électriques.
(2) Résistance aux températures élevées et à l’humidité
L'environnement de travail des panneaux solaires est très dur.Certains opèrent dans des zones tropicales et la température moyenne quotidienne est très élevée ;certains fonctionnent dans des zones de haute altitude et de haute latitude, et la température de fonctionnement est très basse ;dans certains endroits, la différence de température entre le jour et la nuit est importante, comme dans les zones désertiques.Par conséquent, les boîtes de jonction photovoltaïques doivent avoir d’excellentes propriétés de résistance aux hautes et basses températures.
(3) Résistant aux UV
Les rayons ultraviolets causent certains dommages aux produits en plastique, en particulier dans les zones de plateau où l'air est rare et où l'irradiation ultraviolette est élevée.
(4) Ignifuge
Désigne la propriété que possède une substance ou le traitement d'un matériau de retarder de manière significative la propagation de la flamme.
(5) étanche et anti-poussière
La boîte de jonction photovoltaïque générale est étanche à l'eau et à la poussière IP65, IP67, et la boîte de jonction photovoltaïque slocable peut atteindre le niveau le plus élevé d'IP68.
(6) Fonction de dissipation thermique
Les diodes et la température ambiante augmentent la température dans la boîte de jonction PV.Lorsque la diode conduit, elle génère de la chaleur.Dans le même temps, de la chaleur est également générée en raison de la résistance de contact entre la diode et la borne.De plus, l’augmentation de la température ambiante fera également augmenter la température à l’intérieur de la boîte de jonction.
Les composants à l'intérieur de la boîte de jonction PV qui sont sensibles aux températures élevées sont les bagues d'étanchéité et les diodes.Une température élevée accélérera la vitesse de vieillissement de la bague d'étanchéité et affectera les performances d'étanchéité de la boîte de jonction ;il y a un courant inverse dans la diode, et le courant inverse doublera pour chaque augmentation de température de 10 °C.Le courant inverse réduit le courant consommé par le circuit imprimé, affectant la puissance du circuit imprimé.Par conséquent, les boîtes de jonction photovoltaïques doivent avoir d’excellentes propriétés de dissipation thermique.
Une conception thermique courante consiste à installer un dissipateur thermique.Cependant, l’installation de dissipateurs thermiques ne résout pas complètement le problème de dissipation thermique.Si un dissipateur thermique est installé dans la boîte de jonction photovoltaïque, la température de la diode diminuera temporairement, mais la température de la boîte de jonction augmentera encore, ce qui affectera la durée de vie du joint en caoutchouc ;S'il est installé à l'extérieur de la boîte de jonction, d'une part, cela affectera l'étanchéité globale de la boîte de jonction, d'autre part, il est également facile que le dissipateur thermique soit corrodé.
3. Types de boîtes de jonction solaires
Il existe deux principaux types de boîtes de jonction : ordinaires et en pot.
Les boîtes de jonction ordinaires sont scellées avec des joints en silicone, tandis que les boîtes de jonction remplies de caoutchouc sont remplies de silicone à deux composants.La boîte de jonction ordinaire a été utilisée plus tôt et est facile à utiliser, mais la bague d'étanchéité vieillit facilement lorsqu'elle est utilisée pendant une longue période.La boîte de jonction de type empotage est compliquée à utiliser (elle doit être remplie de gel de silice à deux composants et durcie), mais l'effet d'étanchéité est bon et elle résiste au vieillissement, ce qui peut garantir une étanchéité efficace à long terme du boîte de jonction, et le prix est légèrement moins cher.
4. La composition du boîtier de connexion solaire
La boîte de jonction de connexion solaire est composée d'un corps de boîte, d'un couvercle de boîte, de connecteurs, de bornes, de diodes, etc. Certains fabricants de boîtes de jonction ont conçu des dissipateurs thermiques pour améliorer la répartition de la température dans la boîte, mais la structure globale n'a pas changé.
(1) Corps de boîte
Le corps du boîtier est la partie principale de la boîte de jonction, avec des bornes et des diodes intégrées, des connecteurs externes et des couvercles de boîtier.Il constitue la partie cadre du boîtier de connexion solaire et répond à la plupart des exigences de résistance aux intempéries.Le corps de la boîte est généralement en PPO, qui présente les avantages d'une rigidité élevée, d'une résistance élevée à la chaleur, d'une résistance au feu et d'une résistance élevée.
(2) Couvercle de la boîte
Le couvercle de la boîte peut sceller le corps de la boîte, empêchant ainsi l'eau, la poussière et la pollution.L'étanchéité se reflète principalement dans la bague d'étanchéité en caoutchouc intégrée, qui empêche l'air et l'humidité de pénétrer dans la boîte de jonction.Certains fabricants percent un petit trou au centre du couvercle et installent la membrane de dialyse dans l'air.La membrane est respirante et imperméable, et il n'y a pas d'infiltration d'eau sur trois mètres sous l'eau, ce qui joue un bon rôle dans la dissipation thermique et l'étanchéité.
Le corps de la boîte et le couvercle de la boîte sont généralement moulés par injection à partir de matériaux présentant une bonne résistance aux intempéries, qui présentent les caractéristiques d'une bonne élasticité, d'une bonne résistance aux chocs thermiques et d'une bonne résistance au vieillissement.
(3) Connecteur
Les connecteurs connectent les bornes et les équipements électriques externes tels que les onduleurs, les contrôleurs, etc. Le connecteur est en PC, mais le PC est facilement corrodé par de nombreuses substances.Le vieillissement des boîtes de jonction solaires se reflète principalement dans les éléments suivants : les connecteurs se corrodent facilement et les écrous en plastique se fissurent facilement sous un impact à basse température.Par conséquent, la durée de vie de la boîte de jonction correspond à la durée de vie du connecteur.
(4) Bornes
Différents fabricants de borniers, l'espacement des bornes est également différent.Il existe deux types de contact entre la borne et le fil sortant : l'un est un contact physique, tel que le type de serrage, et l'autre est un contact de type soudage.
(5) Diodes
Les diodes des boîtes de jonction PV sont utilisées comme diodes de dérivation pour éviter les effets de points chauds et protéger les panneaux solaires.
Lorsque le panneau solaire fonctionne normalement, la diode de dérivation est éteinte et il y a un courant inverse, c'est-à-dire le courant d'obscurité, qui est généralement inférieur à 0,2 microampère.Le courant d’obscurité réduit le courant produit par un panneau solaire, quoique dans une très petite quantité.
Idéalement, chaque cellule solaire devrait avoir une diode de dérivation connectée.Cependant, cela s'avère très peu économique en raison de facteurs tels que le prix et le coût des diodes de dérivation, les pertes par courant d'obscurité et la chute de tension dans les conditions de fonctionnement.De plus, l'emplacement du panneau solaire est relativement concentré et des conditions de dissipation thermique suffisantes doivent être assurées après la connexion de la diode.
Par conséquent, il est généralement raisonnable d’utiliser des diodes de dérivation pour protéger plusieurs cellules solaires interconnectées.Cela peut réduire le coût de production des panneaux solaires, mais peut également nuire à leurs performances.Si la puissance d'une cellule solaire dans une série de cellules solaires est réduite, la série de cellules solaires, y compris celles qui fonctionnent correctement, sont isolées de l'ensemble du système de panneaux solaires par la diode de dérivation.De cette façon, en raison de la panne d’un panneau solaire, la puissance de sortie de l’ensemble du panneau solaire diminuera considérablement.
Outre les problèmes ci-dessus, la connexion entre une diode de dérivation et ses diodes de dérivation adjacentes doit également être soigneusement étudiée.Ces connexions sont soumises à certaines contraintes qui sont le produit de charges mécaniques et de changements cycliques de température.Par conséquent, lors d'une utilisation à long terme du panneau solaire, la connexion mentionnée ci-dessus peut échouer en raison de la fatigue, rendant ainsi le panneau solaire anormal.
Effet de point chaud
Dans une configuration de panneaux solaires, des cellules solaires individuelles sont connectées en série pour obtenir des tensions système plus élevées.Une fois l’une des cellules solaires bloquée, la cellule solaire concernée ne fonctionnera plus comme source d’énergie, mais deviendra consommatrice d’énergie.D'autres cellules solaires non ombragées continuent de transporter du courant à travers elles, provoquant des pertes d'énergie élevées, développant des « points chauds » et même endommageant les cellules solaires.
Pour éviter ce problème, des diodes bypass sont connectées en parallèle avec une ou plusieurs cellules solaires en série.Le courant de dérivation contourne la cellule solaire blindée et traverse la diode.
Lorsque la cellule solaire fonctionne normalement, la diode de dérivation est éteinte en sens inverse, ce qui n'affecte pas le circuit ;s'il y a une cellule solaire anormale connectée en parallèle avec la diode de dérivation, le courant de toute la ligne sera déterminé par la cellule solaire à courant minimum, et le courant sera déterminé par la zone de blindage de la cellule solaire.Décider.Si la tension de polarisation inverse est supérieure à la tension minimale de la cellule solaire, la diode de dérivation sera conductrice et la cellule solaire anormale sera court-circuitée.
On peut voir que le point chaud est un chauffage par panneau solaire ou un chauffage local, et que le panneau solaire au point chaud est endommagé, ce qui réduit la puissance de sortie du panneau solaire et conduit même à la mise au rebut du panneau solaire, ce qui réduit considérablement la durée de vie. du panneau solaire et présente un danger caché pour la sécurité de la production d'électricité de la centrale électrique, et l'accumulation de chaleur entraînera des dommages au panneau solaire.
Principe de sélection des diodes
La sélection de la diode de dérivation suit principalement les principes suivants : ① La tension de tenue est le double de la tension de fonctionnement inverse maximale ;② La capacité actuelle est le double du courant de fonctionnement inverse maximum ;③ La température de jonction doit être supérieure à la température de jonction réelle ;④ Résistance thermique faible ;⑤ petite chute de pression.
5. Paramètres de performance de la boîte de jonction du module PV
(1) Propriétés électriques
Les performances électriques de la boîte de jonction du module PV comprennent principalement des paramètres tels que la tension de fonctionnement, le courant de fonctionnement et la résistance.Pour mesurer si une boîte de jonction est qualifiée, les performances électriques constituent un maillon crucial.
①Tension de fonctionnement
Lorsque la tension inverse aux bornes de la diode atteint une certaine valeur, la diode tombe en panne et perd sa conductivité unidirectionnelle.Afin de garantir la sécurité d'utilisation, la tension de fonctionnement inverse maximale est spécifiée, c'est-à-dire la tension maximale de l'appareil correspondant lorsque la boîte de jonction fonctionne dans des conditions de travail normales.La tension de fonctionnement actuelle de la boîte de jonction PV est de 1 000 V (DC).
②Courant de température de jonction
Également connu sous le nom de courant de travail, il fait référence à la valeur maximale du courant direct qui peut traverser la diode lorsqu'elle fonctionne en continu pendant une longue période.Lorsque le courant traverse la diode, la puce chauffe et la température augmente.Lorsque la température dépasse la limite autorisée (environ 140°C pour les tubes en silicium et 90°C pour les tubes en germanium), la matrice surchauffera et sera endommagée.Par conséquent, la diode utilisée ne doit pas dépasser la valeur nominale du courant de fonctionnement direct de la diode.
Lorsque l’effet de point chaud se produit, le courant traverse la diode.D'une manière générale, plus le courant de température de jonction est élevé, meilleure est la plage de fonctionnement de la boîte de jonction et plus elle est grande.
③Résistance de connexion
Il n'y a pas d'exigence de plage claire pour la résistance de connexion, elle reflète uniquement la qualité de la connexion entre le terminal et le jeu de barres.Il existe deux façons de connecter les bornes, l'une par connexion par serrage et l'autre par soudage.Les deux méthodes présentent des avantages et des inconvénients :
Tout d'abord, le serrage est rapide et la maintenance est pratique, mais la zone avec le bornier est petite et la connexion n'est pas assez fiable, ce qui entraîne une résistance de contact élevée et une facilité de chauffage.
Deuxièmement, la zone conductrice de la méthode de soudage doit être petite, la résistance de contact doit être faible et la connexion doit être étanche.Cependant, en raison de la température de soudure élevée, la diode peut facilement griller pendant le fonctionnement.
(2) Largeur de la bande de soudure
La largeur dite des électrodes fait référence à la largeur de la ligne sortante du panneau solaire, c'est-à-dire le jeu de barres, et comprend également l'espacement entre les électrodes.Compte tenu de la résistance et de l'espacement du jeu de barres, il existe trois spécifications : 2,5 mm, 4 mm et 6 mm.
(3) Température de fonctionnement
La boîte de jonction est utilisée conjointement avec le panneau solaire et présente une forte adaptabilité à l'environnement.En termes de température, la norme actuelle est de – 40 ℃ ~ 85 ℃.
(4) Température de jonction
La température de jonction de la diode affecte le courant de fuite à l'état bloqué.D’une manière générale, le courant de fuite double pour chaque augmentation de température de 10 degrés.Par conséquent, la température de jonction nominale de la diode doit être supérieure à la température de jonction réelle.
La méthode de test de la température de jonction des diodes est la suivante :
Après avoir chauffé le panneau solaire à 75 (℃) pendant 1 heure, la température de la diode de dérivation doit être inférieure à sa température de fonctionnement maximale.Augmentez ensuite le courant inverse à 1,25 fois ISC pendant 1 heure, la diode de dérivation ne devrait pas tomber en panne.
6. Précautions
(1) Essai
Les boîtes de jonction solaires doivent être testées avant utilisation.Les principaux éléments incluent l'apparence, l'étanchéité, l'indice de résistance au feu, la qualification des diodes, etc.
(2) Comment utiliser la boîte de jonction solaire
① Veuillez vous assurer que la boîte de jonction solaire a été testée et qualifiée avant utilisation.
② Avant de passer la commande de production, veuillez confirmer la distance entre les terminaux et le processus de mise en page.
③Lors de l'installation de la boîte de jonction, appliquez de la colle uniformément et complètement pour garantir que le corps de la boîte et le fond de panier du panneau solaire sont complètement scellés.
④Assurez-vous de distinguer les pôles positifs et négatifs lors de l'installation de la boîte de jonction.
⑤ Lors de la connexion de la barre omnibus à la borne de contact, assurez-vous de vérifier si la tension entre la barre omnibus et la borne est suffisante.
⑥ Lors de l'utilisation de bornes de soudage, le temps de soudage ne doit pas être trop long, afin de ne pas endommager la diode.
⑦Lors de l'installation du couvercle de la boîte, assurez-vous de le serrer fermement.
2023-12-20
