Por qué los módulos TOPCon de cuatro cortes necesitan cajas de conexión de dos partes: una mirada a la evolución de las cajas de conexión fotovoltaicas

Introducción del Producto

Los diseños de cajas de conexión siguen cambiando, pero nunca es solo un ajuste cosmético de la carcasa de plástico. Cada cambio estructural está ajustado para coincidir con el diseño del circuito interno del módulo y sus parámetros eléctricos cambiantes. Es un requisito estricto que viene con cada paso de la tecnología fotovoltaica. Aquí repasaremos la historia de la caja de conexión fotovoltaica y profundizaremos en por qué los módulos TOPCon de cuatro cortes terminan usando una caja de conexión de dos piezas.

Parámetros Técnicos

Caja de conexión de una pieza: la coincidencia con los primeros módulos de celda completa

2016 fue un punto de inflexión para la estructura de los módulos. Antes de 2016, el mercado funcionaba principalmente con módulos de celda completa, con el circuito interno construido como una sola cadena completa. En ese entonces, la corriente de trabajo del módulo era baja y el voltaje moderado, por lo que las condiciones eléctricas eran bastante suaves en general. La industria comúnmente los combinaba con una caja de conexión única de una pieza, con los tres diodos de derivación dentro de la misma carcasa.

Esa configuración se ajustaba a las condiciones de producción de la época: especificaciones de piezas uniformes, estructura muy simple, bajo nivel de habilidad para el ensamblaje manual y alta productividad de línea. Los módulos de celda completa manejaban el cableado con tiras de aislamiento lateral y barras colectoras trapezoidales. Fáciles de construir, bajo costo general. Era el plan más rentable para la ruta tecnológica de celda completa.

Caja de conexión de módulo de celda completa

Ventajas Técnicas

Caja de conexión de tres piezas: la coincidencia con los módulos de medio corte actuales

Después de 2016, las celdas de corte por la mitad se extendieron rápidamente, y la caja de conexiones de tres partes se convirtió en la configuración común de la industria. Los módulos de corte por la mitad utilizan una estructura simétrica superior-inferior, donde la cadena de celdas superior y la cadena de celdas inferior están conectadas en paralelo. Una vez fusionadas, el voltaje general permanece igual y la corriente se combina. Ese cambio en la arquitectura del circuito hizo que el diseño de tres partes fuera imprescindible. Su ventaja se reduce a cuatro puntos:

• A medida que aumentaba la potencia del módulo, la corriente de trabajo y el voltaje subían juntos. La disposición de tres partes coloca un diodo en cada carcasa, por lo que las fuentes de calor están distribuidas. Mejor disipación del calor, y evita el antiguo problema de la caja única de que el calor se acumule en un solo punto y cocine los componentes con el tiempo.

• Las tres cajas están distribuidas a lo largo de la lámina posterior, dividiendo y diluyendo el área sombreada. Eso se adapta perfectamente a los módulos bifaciales, ya que dependen de que la lámina posterior capture la luz reflejada para generar energía. Una caja única centralizada simplemente no puede hacer esto.

• Las zonas del circuito se corresponden uno a uno con las cajas de conexiones, por lo que el enrutamiento de las barras colectoras se acorta considerablemente. La resistencia de línea disminuye, el factor de llenado del módulo aumenta y la potencia de salida de todo el módulo mejora.

• El cableado utiliza menos material. Un módulo montado verticalmente solo necesita unos 300 mm de cable corto para completar la conexión. En la producción en masa, eso reduce el costo del cable y se lleva mejor con las líneas totalmente automatizadas.

Caja de conexiones para módulo de corte por la mitad

Aplicación del producto

Caja de conexiones de dos partes: la combinación de módulo TOPCon de corte en cuatro partes de alta eficiencia

Con las celdas de alta eficiencia TOPCon en producción en masa, los módulos de corte en cuatro partes pasaron a la corriente principal, la lógica del circuito se reconstruyó nuevamente y la caja de conexiones de dos partes se convirtió en la combinación estándar.

La industria sigue la regla de corte por la mitad de "cortar por la mitad, dos caminos en paralelo". Una vez que la celda se divide en cuatro partes iguales, debe convertirse en cuatro caminos en paralelo para mantener estable el rango de corriente. El módulo mantiene la disposición simétrica superior-inferior: las celdas de un lado se emparejan de dos en dos en una unidad independiente, y tres de estas unidades en paralelo se conectan luego en serie, manteniendo estables los rangos de voltaje y corriente.

Este diseño de circuito necesita dos unidades de celda configuradas con polaridad positiva-negativa invertida, por lo que los dos bucles de derivación coincidentes necesitan cada uno un diodo. Dado que esos dos puntos están muy cerca entre sí, los dos diodos se integran en el mismo cuerpo de caja. Todo el circuito se divide en dos grandes zonas de protección y termina emparejado con dos cajas de conexiones. La caja que contiene el doble diodo es de mayor tamaño, y esa es la razón subyacente del circuito por la que los módulos de cuatro cortes van con cajas de conexiones de dos partes. Además, el cable auxiliar adicional añadido por el enrutado inverso debe emparejarse con una capa aislante de PET transparente para un aislamiento adecuado, manteniendo la seguridad eléctrica.

Caja de conexiones para módulo de cuatro cortes

En el fondo, el número de carcasas de caja de conexiones es solo la forma exterior visible. Desde la caja única de celda completa, hasta las tres cajas de medio corte, hasta las dos cajas de cuatro cortes, el total de tres diodos nunca cambió. Cada diodo sigue cubriendo dos cadenas de celdas para protección de derivación, y la lógica subyacente de protección por zonas se mantuvo en todo momento. El número de cajas se mueve con el circuito, el circuito sigue la tecnología de corte, y todo el conjunto de piezas siempre sirve a la seguridad eléctrica del módulo y a la eficiencia de salida.

La opinión de Ooitech

La caja de conexiones de dos partes en los módulos TOPCon de cuatro cortes no es un truco, es forzada por el circuito de cuatro paralelos con polaridad inversa que utilizan los diseños de cuatro cortes. Si estás construyendo una línea, esto importa en el lado de apilado y conexión de barras, ya que la posición de la caja, el enrutado inverso y esa capa de aislamiento de PET deben manejarse correctamente o tendrás defectos de EL y problemas de seguridad. Hemos construido líneas de módulos para configuraciones de medio corte, MBB y TOPCon, y el paso de la caja de conexiones es uno que decide silenciosamente tu rendimiento. Vale la pena ver algunas ejecuciones reales de líneas de fábrica en el canal de YouTube de Ooitech www.youtube.com/ooitech si quieres ver cómo se combinan realmente la conexión de barras y la colocación de la caja.