La scatola di connessione del pannello solare è il connettore tra il pannello solare e il dispositivo di controllo della carica ed è una parte importante del pannello solare.Si tratta di un progetto completo e interdisciplinare che combina progettazione elettrica, progettazione meccanica e scienza dei materiali per fornire agli utenti uno schema di connessione combinato per i pannelli solari.
La funzione principale della scatola di connessione solare è quella di emettere l'energia elettrica generata dal pannello solare attraverso il cavo.A causa della particolarità e del prezzo elevato delle celle solari, le scatole di giunzione solare devono essere appositamente progettate per soddisfare i requisiti dei pannelli solari.Possiamo scegliere tra cinque aspetti della funzione, caratteristiche, tipo, composizione e parametri prestazionali della scatola di giunzione.
1. La funzione della scatola di connessione del pannello solare
La funzione di base della scatola di connessione solare è collegare il pannello solare e il carico e assorbire la corrente generata dal pannello fotovoltaico per generare elettricità.Un'altra funzione è quella di proteggere i cavi in uscita dagli effetti hot spot.
(1) Connessione
La scatola di giunzione solare funge da ponte tra il pannello solare e l'inverter.All'interno della scatola di giunzione, la corrente generata dal pannello solare viene convogliata attraverso terminali e connettori nell'apparecchiatura elettrica.
Al fine di ridurre il più possibile la perdita di potenza della scatola di giunzione verso il pannello solare, la resistenza del materiale conduttivo utilizzato nella scatola di giunzione del pannello solare dovrebbe essere piccola e anche la resistenza di contatto con il cavo della sbarra collettrice dovrebbe essere piccola .
(2) Funzione di protezione della scatola di connessione solare
La funzione di protezione della scatola di giunzione solare comprende tre parti:
1. Attraverso il diodo di bypass viene utilizzato per prevenire l'effetto hot spot e proteggere la batteria e il pannello solare;
2. Il materiale speciale viene utilizzato per sigillare il design, che è impermeabile e ignifugo;
3. Lo speciale design di dissipazione del calore riduce la scatola di giunzione e la temperatura operativa del diodo di bypass riduce la perdita di potenza del pannello solare dovuta alla dispersione di corrente.
2. Le caratteristiche della scatola di giunzione fotovoltaica
(1) Resistenza agli agenti atmosferici
Quando il materiale della scatola di giunzione fotovoltaica viene utilizzato all'aperto, resisterà alla prova del clima, come i danni causati da luce, calore, vento e pioggia.Le parti esposte della scatola di giunzione fotovoltaica sono il corpo della scatola, il coperchio della scatola e il connettore MC4, tutti realizzati con materiali resistenti agli agenti atmosferici.Al momento, il materiale più comunemente utilizzato è il PPO, che è uno dei cinque tecnopolimeri generali al mondo.Presenta i vantaggi di elevata rigidità, elevata resistenza al calore, resistenza al fuoco, elevata resistenza ed eccellenti proprietà elettriche.
(2) Resistenza alle alte temperature e all'umidità
L'ambiente di lavoro dei pannelli solari è molto duro.Alcuni operano in zone tropicali, e la temperatura media giornaliera è molto elevata;alcuni operano in aree ad alta quota e alta latitudine e la temperatura operativa è molto bassa;in alcuni luoghi la differenza di temperatura tra il giorno e la notte è grande, come nelle zone desertiche.Pertanto, le scatole di giunzione fotovoltaiche devono avere eccellenti proprietà di resistenza alle alte e alle basse temperature.
(3) Resistente ai raggi UV
I raggi ultravioletti provocano determinati danni ai prodotti di plastica, soprattutto nelle aree dell'altopiano con aria rarefatta ed elevata irradiazione ultravioletta.
(4) Ritardante di fiamma
Si riferisce alla proprietà posseduta da una sostanza o dal trattamento di un materiale che ritarda notevolmente la propagazione della fiamma.
(5) Impermeabile e antipolvere
La scatola di giunzione fotovoltaica generale è impermeabile e antipolvere IP65, IP67 e la scatola di giunzione fotovoltaica Slocable può raggiungere il livello più alto di IP68.
(6) Funzione di dissipazione del calore
I diodi e la temperatura ambiente aumentano la temperatura nella scatola di giunzione FV.Quando il diodo conduce, genera calore.Allo stesso tempo viene generato calore anche a causa della resistenza di contatto tra il diodo e il terminale.Inoltre, l'aumento della temperatura ambiente aumenterà anche la temperatura all'interno della scatola di giunzione.
I componenti all'interno della scatola di giunzione FV sensibili alle alte temperature sono anelli di tenuta e diodi.L'alta temperatura accelererà la velocità di invecchiamento dell'anello di tenuta e influirà sulle prestazioni di tenuta della scatola di giunzione;c'è una corrente inversa nel diodo e la corrente inversa raddoppierà per ogni aumento di 10 °C della temperatura.La corrente inversa riduce la corrente assorbita dal circuito, influenzando la potenza della scheda.Pertanto, le scatole di giunzione fotovoltaiche devono avere eccellenti proprietà di dissipazione del calore.
Un progetto termico comune prevede l'installazione di un dissipatore di calore.Tuttavia, l’installazione di dissipatori di calore non risolve completamente il problema della dissipazione del calore.Se nella scatola di giunzione fotovoltaica è installato un dissipatore di calore, la temperatura del diodo diminuirà temporaneamente, ma la temperatura della scatola di giunzione aumenterà comunque, il che influirà sulla durata della guarnizione in gomma;Se installato all'esterno della scatola di giunzione, da un lato influirà sulla tenuta complessiva della scatola di giunzione, dall'altro è anche facile che il dissipatore di calore venga corroso.
3. Tipi di scatole di giunzione solare
Esistono due tipi principali di scatole di giunzione: ordinarie e in vaso.
Le normali scatole di derivazione sono sigillate con guarnizioni in silicone, mentre le scatole di derivazione riempite di gomma sono riempite con silicone bicomponente.La normale scatola di giunzione è stata utilizzata in precedenza ed è facile da usare, ma l'anello di tenuta è facile da invecchiare se utilizzato per un lungo periodo.La scatola di giunzione del tipo a invasatura è complicata da utilizzare (deve essere riempita con gel di silice bicomponente e polimerizzata), ma l'effetto sigillante è buono ed è resistente all'invecchiamento, il che può garantire la sigillatura efficace a lungo termine del scatola di giunzione e il prezzo è leggermente più economico.
4. Composizione della Solar Connection Box
La scatola di giunzione per collegamento solare è composta da corpo scatola, coperchio, connettori, terminali, diodi, ecc. Alcuni produttori di scatole di giunzione hanno progettato dissipatori di calore per migliorare la distribuzione della temperatura nella scatola, ma la struttura complessiva non è cambiata.
(1) Corpo della scatola
Il corpo della scatola è la parte principale della scatola di giunzione, con terminali e diodi integrati, connettori esterni e coperchi della scatola.Costituisce la parte del telaio della scatola di connessione solare e soddisfa la maggior parte dei requisiti di resistenza agli agenti atmosferici.Il corpo della scatola è solitamente realizzato in PPO, che presenta i vantaggi di elevata rigidità, elevata resistenza al calore, resistenza al fuoco ed elevata resistenza.
(2) Coperchio della scatola
Il coperchio della scatola può sigillare il corpo della scatola, prevenendo acqua, polvere e inquinamento.La tenuta si riflette principalmente nell'anello di tenuta in gomma integrato, che impedisce all'aria e all'umidità di entrare nella scatola di giunzione.Alcuni produttori posizionano un piccolo foro al centro del coperchio e installano la membrana di dialisi nell'aria.La membrana è traspirante e impermeabile e non vi sono infiltrazioni d'acqua per tre metri sott'acqua, il che svolge un buon ruolo nella dissipazione del calore e nella sigillatura.
Il corpo della scatola e il coperchio della scatola sono generalmente stampati ad iniezione con materiali con buona resistenza agli agenti atmosferici, che hanno caratteristiche di buona elasticità, resistenza agli shock termici e resistenza all'invecchiamento.
(3) Connettore
I connettori collegano terminali e apparecchiature elettriche esterne come inverter, controller, ecc. Il connettore è realizzato in PC, ma il PC viene facilmente corroso da molte sostanze.L'invecchiamento delle scatole di giunzione solare si riflette principalmente in: i connettori si corrodono facilmente e i dadi in plastica si rompono facilmente in caso di impatto a bassa temperatura.Pertanto la vita della scatola di giunzione coincide con la vita del connettore.
(4) Terminali
Anche la distanza dei terminali dei diversi produttori di morsettiere è diversa.Esistono due tipi di contatto tra il terminale e il filo in uscita: uno è il contatto fisico, ad esempio del tipo a serraggio, e l'altro è del tipo a saldatura.
(5) Diodi
I diodi nelle scatole di giunzione FV vengono utilizzati come diodi di bypass per prevenire gli effetti dei punti caldi e proteggere i pannelli solari.
Quando il pannello solare funziona normalmente, il diodo di bypass è spento ed è presente una corrente inversa, ovvero la corrente di buio, che generalmente è inferiore a 0,2 microampere.La corrente oscura riduce la corrente prodotta da un pannello solare, anche se di una quantità molto piccola.
Idealmente, ogni cella solare dovrebbe avere un diodo di bypass collegato.Tuttavia, è molto antieconomico a causa di fattori quali il prezzo e il costo dei diodi di bypass, le perdite di corrente di buio e la caduta di tensione in condizioni operative.Inoltre, la posizione del pannello solare è relativamente concentrata e dopo il collegamento del diodo devono essere fornite condizioni sufficienti di dissipazione del calore.
Pertanto, è generalmente ragionevole utilizzare diodi di bypass per proteggere più celle solari interconnesse.Ciò può ridurre i costi di produzione dei pannelli solari, ma può anche influire negativamente sulle loro prestazioni.Se la potenza di una cella solare in una serie di celle solari viene ridotta, la serie di celle solari, comprese quelle che funzionano correttamente, viene isolata dall'intero sistema di pannelli solari tramite il diodo di bypass.In questo modo, a causa del guasto di un pannello solare, la potenza in uscita dell'intero pannello solare diminuirà notevolmente.
Oltre ai problemi di cui sopra, deve essere attentamente considerata anche la connessione tra un diodo di bypass e i diodi di bypass adiacenti.Queste connessioni sono soggette ad alcune sollecitazioni che sono il prodotto di carichi meccanici e variazioni cicliche di temperatura.Pertanto, nell'uso a lungo termine del pannello solare, la connessione sopra menzionata potrebbe non funzionare a causa della fatica, rendendo così il pannello solare anomalo.
Effetto punto caldo
In una configurazione a pannelli solari, le singole celle solari sono collegate in serie per ottenere tensioni di sistema più elevate.Una volta bloccata una delle celle solari, la cella solare interessata non funzionerà più come fonte di energia, ma diventerà un consumatore di energia.Altre celle solari non ombreggiate continuano a trasportare corrente al loro interno, causando elevate perdite di energia, sviluppando “punti caldi” e persino danneggiando le celle solari.
Per evitare questo problema, i diodi di bypass vengono collegati in parallelo con una o più celle solari in serie.La corrente di bypass bypassa la cella solare schermata e passa attraverso il diodo.
Quando la cella solare funziona normalmente, il diodo di bypass viene spento al contrario, il che non influisce sul circuito;se è presente una cella solare anomala collegata in parallelo al diodo di bypass, la corrente dell'intera linea sarà determinata dalla corrente minima della cella solare e la corrente sarà determinata dall'area di schermatura della cella solare.Decidere.Se la tensione di polarizzazione inversa è superiore alla tensione minima della cella solare, il diodo di bypass entrerà in conduzione e la cella solare anomala verrà cortocircuitata.
Si può vedere che il punto caldo è il riscaldamento del pannello solare o il riscaldamento locale e il pannello solare nel punto caldo è danneggiato, il che riduce la potenza del pannello solare e porta persino alla rottamazione del pannello solare, il che riduce seriamente la durata. del pannello solare e comporta un pericolo nascosto per la sicurezza della produzione di energia della centrale elettrica, e l'accumulo di calore porterà a danni al pannello solare.
Principio di selezione dei diodi
La selezione del diodo di bypass segue principalmente i seguenti principi: ① La tensione di tenuta è due volte la massima tensione di lavoro inversa;② La capacità di corrente è il doppio della corrente di lavoro inversa massima;③ La temperatura di giunzione dovrebbe essere superiore alla temperatura di giunzione effettiva;④ Resistenza termica piccola;⑤ piccola caduta di pressione.
5. Parametri prestazionali della scatola di giunzione del modulo fotovoltaico
(1) Proprietà elettriche
Le prestazioni elettriche della scatola di giunzione del modulo fotovoltaico includono principalmente parametri quali tensione di lavoro, corrente di lavoro e resistenza.Per misurare se una scatola di giunzione è qualificata, le prestazioni elettriche sono un anello cruciale.
①Tensione di lavoro
Quando la tensione inversa attraverso il diodo raggiunge un certo valore, il diodo si romperà e perderà conduttività unidirezionale.Per garantire la sicurezza d'uso, viene specificata la tensione di lavoro inversa massima, ovvero la tensione massima del dispositivo corrispondente quando la scatola di giunzione funziona in condizioni di lavoro normali.La tensione di funzionamento attuale della scatola di giunzione FV è 1000 V (CC).
②Corrente della temperatura di giunzione
Conosciuta anche come corrente di lavoro, si riferisce al valore massimo della corrente diretta che può passare attraverso il diodo quando funziona continuamente per un lungo periodo.Quando la corrente scorre attraverso il diodo, il diodo viene riscaldato e la temperatura aumenta.Quando la temperatura supera il limite consentito (circa 140°C per tubi in silicio e 90°C per tubi in germanio), lo stampo si surriscalderà e verrà danneggiato.Pertanto, il diodo in uso non deve superare il valore della corrente operativa diretta nominale del diodo.
Quando si verifica l'effetto hot spot, la corrente scorre attraverso il diodo.In generale, maggiore è la corrente della temperatura di giunzione, migliore e più ampio è il campo di lavoro della scatola di giunzione.
③Resistenza di connessione
Non esiste un requisito di portata chiaro per la resistenza di connessione, riflette solo la qualità della connessione tra il terminale e la sbarra collettrice.Esistono due modi per collegare i terminali, uno è il collegamento a morsetto e l'altro è la saldatura.Entrambi i metodi presentano vantaggi e svantaggi:
Innanzitutto, il serraggio è rapido e la manutenzione è comoda, ma l'area con la morsettiera è piccola e la connessione non è sufficientemente affidabile, con conseguente elevata resistenza di contatto e facilità di riscaldamento.
In secondo luogo, l'area conduttiva del metodo di saldatura dovrebbe essere piccola, la resistenza di contatto dovrebbe essere piccola e la connessione dovrebbe essere salda.Tuttavia, a causa dell'elevata temperatura di saldatura, il diodo è facile da bruciare durante il funzionamento.
(2) Larghezza della striscia di saldatura
La cosiddetta larghezza degli elettrodi si riferisce alla larghezza della linea di uscita del pannello solare, cioè della sbarra, e comprende anche la distanza tra gli elettrodi.Considerando la resistenza e la spaziatura delle sbarre, esistono tre specifiche: 2,5 mm, 4 mm e 6 mm.
(3) Temperatura operativa
La scatola di giunzione viene utilizzata insieme al pannello solare e ha una forte adattabilità all'ambiente.In termini di temperatura, lo standard attuale è – 40 ℃ ~ 85 ℃.
(4) Temperatura di giunzione
La temperatura della giunzione del diodo influisce sulla corrente di dispersione nello stato spento.In generale, la corrente di dispersione raddoppia per ogni aumento di 10 gradi della temperatura.Pertanto, la temperatura di giunzione nominale del diodo deve essere superiore alla temperatura di giunzione effettiva.
Il metodo di test della temperatura della giunzione del diodo è il seguente:
Dopo aver riscaldato il pannello solare a 75(℃) per 1 ora, la temperatura del diodo di bypass dovrebbe essere inferiore alla sua temperatura operativa massima.Quindi aumentare la corrente inversa a 1,25 volte ISC per 1 ora, il diodo di bypass non dovrebbe guastarsi.
6. Precauzioni
(1) Prova
Le scatole di giunzione solare devono essere testate prima dell'uso.Gli elementi principali includono aspetto, tenuta, classificazione di resistenza al fuoco, qualificazione del diodo, ecc.
(2) Come utilizzare la scatola di giunzione solare
① Assicurarsi che la scatola di giunzione solare sia stata testata e qualificata prima dell'uso.
② Prima di effettuare l'ordine di produzione, confermare la distanza tra i terminali e il processo di layout.
③Quando si installa la scatola di giunzione, applicare la colla in modo uniforme e completo per garantire che il corpo della scatola e il backplane del pannello solare siano completamente sigillati.
④Assicurarsi di distinguere i poli positivo e negativo durante l'installazione della scatola di giunzione.
⑤ Quando si collega la sbarra collettrice al terminale di contatto, assicurarsi di verificare se la tensione tra la sbarra collettrice e il terminale è sufficiente.
⑥ Quando si utilizzano terminali di saldatura, il tempo di saldatura non deve essere troppo lungo per non danneggiare il diodo.
⑦Quando si installa il coperchio della scatola, assicurarsi di fissarlo saldamente.
20-12-2023
