近期坊間對(duì)于大電流接線盒的安全性問題引起了一些討論,作者統(tǒng)計(jì)之后發(fā)現(xiàn),主要討論集中在夏季高輻照下的大電流接線盒安全疑慮。如有人指出當(dāng)前雙面組件IEC標(biāo)準(zhǔn)不足以保證高輻照下大電流接線盒的安全性,此外還有關(guān)于雙芯片的壓降差討論,以及在182和210上的安全性適配問題。
對(duì)于這些討論,此前業(yè)內(nèi)其實(shí)已經(jīng)有了不少專業(yè)解答。
一、夏季高輻照情況下是否需要更高標(biāo)準(zhǔn)?
近期有討論指出,夏季經(jīng)常出現(xiàn)1100、1200W/m2光強(qiáng)的情況,且特殊情況下會(huì)有更高輻照情況,因此需要更高的安全標(biāo)準(zhǔn)來保證接線盒的工作安全性。
實(shí)際上,IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)充分考慮了以上情況,并采用了1.25倍的安全系數(shù)來進(jìn)行接線盒及零部件選型,這代表了高輻照情況下的全球整體水平,是合理且符合實(shí)際的。此外,組件工作時(shí)為工作電流Imp,還未達(dá)到短路電流Isc的水平,這相當(dāng)于接線盒選型時(shí)有2個(gè)安全系數(shù)在保護(hù)組件安全。
對(duì)于偶發(fā)的更高輻照度情況,接線盒認(rèn)證和測(cè)試時(shí)不僅會(huì)測(cè)試額定電流下結(jié)溫,同時(shí)還會(huì)在1.25倍額定電流時(shí)評(píng)估接線盒高電流的耐熱安全性,因此完全不必?fù)?dān)心安全問題。據(jù)了解,組件廠也為客戶準(zhǔn)備了更高安全系數(shù)下的接線盒選擇需求,比如額定電流為28A、30A的接線盒。
此外,有討論稱6月19日CPVT銀川實(shí)證基地有高達(dá)1696.8W/㎡的輻照紀(jì)錄,并質(zhì)疑該輻照下的大電流接線盒安全性。實(shí)際上這一數(shù)據(jù)是在10°傾角狀態(tài)下監(jiān)測(cè)到的,且這一數(shù)據(jù)只持續(xù)了幾秒鐘,屬于極個(gè)別案例。當(dāng)?shù)毓夥?xiàng)目組件的最佳傾角在40°左右,根據(jù)作者收集的銀川實(shí)證基地?cái)?shù)據(jù)來看,在組件正常安裝方式和角度下,斜面輻照度的實(shí)時(shí)最大值遠(yuǎn)小于這個(gè)值。據(jù)統(tǒng)計(jì),整個(gè)6月,CPVT銀川實(shí)證基地輻照量為700-1000W/㎡占比51.64%,輻照量超過1000W/㎡僅占比3.98%。
二、當(dāng)前雙面組件IEC標(biāo)準(zhǔn)是否可靠?
第二個(gè)討論較為激烈的問題是雙面組件的大電流接線盒安全性問題。有聲音認(rèn)為,雙面組件IEC標(biāo)準(zhǔn)中的公式Isc×(1+30%×?)×1.25增加了雙面系數(shù),并指出大電流組件接線盒選型設(shè)計(jì)余量不足,無法保證安全性。
通過與認(rèn)證部門確認(rèn),IEC新標(biāo)準(zhǔn)中雖然增加了雙面發(fā)電的考量,但在零部件選型時(shí)候應(yīng)采用何種背面輻照參數(shù),認(rèn)證機(jī)構(gòu)方面還沒有確切的零部件選型要求。目前來看,新標(biāo)準(zhǔn)按照疊加銘牌輻照度135W/m2來進(jìn)行零部件選型,以及極端情況下的應(yīng)力輻照度300W/m2進(jìn)行可靠性測(cè)試是合理的,具體還要看IEC61730標(biāo)準(zhǔn)如何更新。針對(duì)不同認(rèn)證規(guī)則要求,可以選擇更高額定電流的接線盒來匹配,從而滿足不同測(cè)試條件及特殊客戶的需求。
三、25A接線盒是否滿足210組件使用需求?
根據(jù)上述信息,按極端情況下的應(yīng)力輻照度300 W/m2來考慮的話,此時(shí)210雙面組件的最大輸出短路電流為Isc×(1+30%×?)=22.56A,選擇25A接線盒完全可以滿足使用需求。而且組件正常的工作電流Impp為17.3A而不是Isc 18.4A,以此計(jì)算,最終輸出電流更低。
同時(shí),根據(jù)筆者收集的實(shí)證基地?cái)?shù)據(jù)來看,在6月19日所收集到的最大的雙面組件輸出電流為25.05A,僅維持幾秒,此時(shí)組件處于正常工作狀態(tài)。據(jù)了解,某組件廠使用的210組件25A接線盒,通過75℃下31.25A的耐熱安全性和54A反向電流認(rèn)證測(cè)試,完全可以保證在25.05A電流下的正常工作。除此之外,二極管及接線盒在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中還會(huì)進(jìn)行正向浪涌(600A)、反向浪涌以及高溫反偏、電流老化、通斷、熱循環(huán)等多項(xiàng)型式試驗(yàn)和制程測(cè)試,來保證產(chǎn)品質(zhì)量的長期可靠和穩(wěn)定。在3個(gè)月后的今天,實(shí)證基地的光伏組件仍然處于完好的工作狀態(tài),也驗(yàn)證了接線盒的選型是安全可靠的。
那么,當(dāng)組件在高輻照度下,發(fā)生熱斑效應(yīng)時(shí),接線盒是否能滿足使用呢?
在已發(fā)表的《大電流接線盒已完全滿足210高功率組件需求》(https://view.inews.qq.com/a/20200923A0KH0900)文中對(duì)組件結(jié)構(gòu)做了分析。
文章指出,雙面組件背面與正面為并聯(lián)結(jié)構(gòu),除上下電路并聯(lián)外,單個(gè)電池正背面也為并聯(lián)。在正面電池發(fā)生熱斑效應(yīng)時(shí),背面電池仍然可以正常工作并分流。實(shí)際發(fā)電過程中,除非人為故意遮擋,同一串電池正面和背面同時(shí)發(fā)生熱斑效應(yīng)幾率極低;而同一個(gè)二極管并聯(lián)的上下兩串,再同時(shí)發(fā)生熱斑效應(yīng)的幾率則更低。
記者也聯(lián)系了接線盒廠商蘇州同泰新能源科技有限公司,市場(chǎng)負(fù)責(zé)人姚莉鴻明確表示,“我們的大電流接線盒完全匹配超高功率組件,在設(shè)計(jì)之初與組件廠充分考慮其雙面組件的特性。而且我們?cè)陬~定電流的基礎(chǔ)上還增加了1.25倍的冗余值。另外,如果需要,我們也可以提供32A、35A的接線盒?!?
再次呼吁:接線盒額定電流并非越大越好,根據(jù)項(xiàng)目安裝環(huán)境、組件產(chǎn)品類型等綜合因素,選擇最適合的零部件規(guī)格才是最合理的。過度的高配,只會(huì)將成本轉(zhuǎn)移給業(yè)主和客戶。
四、雙芯片壓降差真實(shí)情況如何?
對(duì)于雙芯壓降差問題,此前坊間傳言雙芯之間的差異達(dá)50毫伏,是明顯不符合常理和實(shí)際制程水平的(最終發(fā)現(xiàn)是文章作者錯(cuò)誤地標(biāo)識(shí)圖表,該圖中列出VF1(20A)= VF2(10A)=0.5mV,而實(shí)際上曲線中的數(shù)據(jù)點(diǎn)指向了0.5V,兩者相差1000倍)。此前已有數(shù)據(jù)指出,同一個(gè)晶圓上的2個(gè)芯片在封裝之后VF不超過3mV,這一差值在整個(gè)二極管的壓降中僅約1%,在測(cè)試誤差范圍之內(nèi)。
這一數(shù)據(jù)為隨機(jī)抽測(cè)的樣品水平,基本可以代表真實(shí)情況,即使大批量生產(chǎn)數(shù)據(jù)有所下降,兩個(gè)芯片之間的電流分流也最多達(dá)到零點(diǎn)幾安,遠(yuǎn)沒有坊間流傳的數(shù)據(jù)夸張。
從實(shí)際量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)看,部分182組件廠商和TOP10海外組件企業(yè)都有大量的雙芯二極管接線盒使用歷史,已經(jīng)向廣大業(yè)主證明:只要把握住關(guān)鍵工藝設(shè)計(jì),做好質(zhì)量管控,雙芯工藝的二極管是安全和可靠的。一些不專業(yè)的從業(yè)者的無故擔(dān)憂,只不過是自身的質(zhì)量管控能力不自信而已。
總體而言,IEC標(biāo)準(zhǔn)采用了1.25倍安全系數(shù)進(jìn)行接線盒及零部件選型,并且對(duì)接線盒進(jìn)行了1.25倍額定電流下的安全性測(cè)試,綜合評(píng)估了接線盒在更高的電流下的安全性,無需擔(dān)憂;雙面組件方面,新標(biāo)準(zhǔn)按照疊加銘牌輻照度135W/m2來進(jìn)行零部件選型,以及極端情況下的應(yīng)力輻照度300W/m2進(jìn)行可靠性測(cè)試是合理的,但25A接線盒也是完全可以滿足使用要求的。
考慮到更高的輻照度下,組件的輸出電流會(huì)增加,但不管是理論分析上還是從實(shí)際組件電參數(shù)輸出上來看,此時(shí)接線盒也是完全可以保證正常工作安全。
對(duì)于雙芯片壓降差3mV數(shù)據(jù),通過隨機(jī)抽測(cè)基本可以代表真實(shí)情況,從實(shí)際制程水平看,即使大批量生產(chǎn)也不會(huì)超過標(biāo)準(zhǔn)范圍,并已有大量實(shí)際使用歷史。
總結(jié):
1. 《高輻照》文章的大前提不存在。
不存在組件正常安裝角度下,1696.8W/㎡的輻照紀(jì)錄。
2. 不論從理論計(jì)算還是從實(shí)證數(shù)據(jù)看,25A接線盒都可以滿足210系列組件的使用要求。
3. 只要把握住關(guān)鍵工藝設(shè)計(jì),做好制程質(zhì)量管控,雙芯工藝的二極管是安全和可靠的
4. 在極端輻照條件下可以根據(jù)業(yè)主要求提供更大電流的接線盒,從技術(shù)角度完全沒有問題,同時(shí)也已經(jīng)獲得了相關(guān)的IEC認(rèn)證。目前主流接線盒企業(yè)均已獲得大電流接線盒的認(rèn)證,可以根據(jù)客戶需要采用。