¿Pueden las soldaduras frías en una caja de conexiones fotovoltaica causar quemaduras?
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Respuesta rápida: Las soldaduras frías en la caja de conexiones son una clase de defecto que los ingenieros de proceso de las fábricas de módulos reconocen de inmediato, porque la unión se realiza al final de la línea, donde un fallo significa que se pierde todo el módulo. La causa suele ser térmica más que mecánica: el soldador o cabezal está a la temperatura de consigna correcta, pero la unión no la alcanza el tiempo suficiente para que el estaño moje y alee correctamente, por lo que la conexión parece completa y mide de forma aceptable en una prueba de continuidad aunque tenga una fracción del área de contacto prevista. Ese tipo de unión pasa la prueba final y falla en campo bajo ciclos térmicos. La respuesta de inspección no es visual: es un perfil de soldadura controlado con tiempo y temperatura verificados en la unión, más pruebas de tracción o pelado por muestreo.
Fabricación de módulos fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech
Introducción del producto
Muchos ingenieros de proceso de las fábricas de módulos te dirán lo mismo. En el caja de conexiones lado, solo sueldas la barra colectora y la tira de cobre, así que incluso una soldadura fría no averiará ni quemará el diodo.
Suena razonable a primera vista, ¿verdad? Pero se les escapa una reacción en cadena importante. Déjame explicarla.
Primero, ¿qué es exactamente una soldadura fría en una caja de conexiones?
Una soldadura fría en la caja de conexiones (soldadura virtual) es un defecto en el que la conexión eléctrica interna no está soldada sólidamente y tiene mal contacto. La unión no está completamente abierta. El área de contacto simplemente se reduce, por lo que la resistencia de contacto local aumenta bruscamente. Cuando la corriente pasa por este punto de alta resistencia, genera mucho calor Joule y la temperatura local sube rápido.
Parámetros técnicos
Las soldaduras frías en una caja de conexiones suelen aparecer en uno de cuatro puntos: la conexión del terminal del diodo al conductor de cobre, la conexión de la barra colectora al conductor de cobre, el punto de soldadura del cable de salida y los puntos de soldadura entre conductores de cobre internos, bloques de estaño y otros módulos conductores. Estos cuatro se dividen en dos grupos: soldadura fría en la rama del diodo (punto uno) y soldadura fría en el bucle principal (puntos dos, tres, cuatro).
| Tipo de fallo | Ubicación | Condición de trabajo | Resultado |
|---|---|---|---|
| Soldadura fría en la rama del diodo | Terminal del diodo al conductor de cobre (punto 1) | Sin sombreado, sin punto caliente | Sin corriente por la rama, la unión se mantiene fría, diodo normal |
| Soldadura fría en la rama del diodo | Terminal del diodo al conductor de cobre (punto 1) | Sombreado, grieta o degradación | El diodo de derivación conduce, alta corriente por la unión, calentamiento violento, avería térmica del diodo |
| Soldadura fría en el bucle principal | Barra colectora / salida / conductores internos (puntos 2,3,4) | Funcionamiento a corriente plena | La unión se calienta continuamente, cuece el diodo, caen la fuga inversa y la capacidad de sobrecorriente |
Ventajas técnicas
Soldadura fría en la rama del diodo: En funcionamiento estable sin sombreado ni punto caliente, no hay corriente de trabajo efectiva en la rama, así que la unión no se calienta y el diodo se mantiene normal. Pero una vez que parte de las células se sombrean (excrementos de aves, hojas caídas, nieve) o aparecen microgrietas y degradación del rendimiento, el diodo de derivación se activa y permanece trabajando mucho tiempo. Una gran corriente circula por la unión fría de alta resistencia, la unión se calienta violentamente y la temperatura del diodo se dispara. Una vez supera el límite de temperatura de la unión del diodo, el diodo de derivación sufre una avería térmica y la caja de conexiones puede incluso quemarse.
Soldadura fría en el bucle principal: El módulo trabaja a corriente plena todo el tiempo que está generando, así que la unión fría se calienta continuamente. El espacio dentro de la caja de conexiones es reducido y ese calor cuece directamente el diodo de derivación, reduciendo su resistencia de fuga inversa y su capacidad de sobrecorriente. Además, si el sombreado y los puntos calientes ocurren al mismo tiempo, el diodo se polariza en directa. Un diodo ya reblandecido por el calor ahora tiene que soportar toda la corriente de derivación del bucle, lo que fácilmente desencadena una fuga térmica y termina en una quemadura total y un cortocircuito.
Aplicación del producto
Una vez que el diodo se ha averiado y quemado, puede ir un paso más allá y desencadenar un arco de CC, con temperaturas de hasta 3000 °C. Eso finalmente carboniza la caja de conexiones y puede iniciar un incendio del módulo.
Así que durante la operación de la planta fotovoltaica, comprobar a tiempo las soldaduras frías en la caja de conexiones es realmente importante. Puedes escanear la zona de la caja de conexiones con una cámara térmica infrarroja. Una unión fría o un diodo anormalmente caliente aparecerá como un punto de alta temperatura anómalo en la imagen térmica. Repáralo o sustitúyelo de inmediato y detendrás la propagación del fallo, manteniendo el módulo funcionando de forma estable.
Ooitech cree: las uniones de recombinación de nanocristales de In₂O₃ con ingeniería de superficie combinadas con la ingeniería de HSM en volumen/interfaz han llevado los módulos tándem totalmente de perovskita de gran área a una eficiencia certificada del 26,2 %, acercando decisivamente esta tecnología a la comercialización.
Lo que esto realmente demuestra es que la fiabilidad de la caja de conexiones se decide mucho antes de que la planta entre en servicio, justo en la línea de producción donde se sueldan esas uniones de diodos y barras colectoras. Una soldadura deficiente aquí no falla hoy, falla años después bajo el primer punto caliente grave, por lo que controlar la calidad de la soldadura en el equipo de módulos importa tanto como cualquier tecnología de células. En nuestras propias líneas de módulos llave en mano tratamos la soldadura de cajas de conexiones y conexionado como un punto de control estricto, no como algo secundario. Si quieres ver cómo se realiza correctamente el ensamblaje y la soldadura de módulos, el canal de YouTube www.youtube.com/ooitech tiene abundante material real de fábrica que merece la pena ver.
Lecturas adicionales y datos de contexto
Material de referencia público sobre este tema, publicado por las organizaciones que mantienen la hoja de ruta tecnológica y los datos de mercado del sector:
