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近日，隨著166、182和210組件的量產推進，業(yè)內在持續(xù)探討硅片尺寸變化的優(yōu)劣勢。討論的焦點包括組件的電參及尺寸、運輸、原材料供應等，當然也有部分討論到接線盒的可靠性及選材。作為長期從事接線盒研發(fā)、制造的材料供應商，我們從材料角度來分析接線盒與大尺寸硅片及高功率組件的關系。

接線盒工作原理

接線盒主要作用是將光伏組件產生的電力輸出到外部線路，包括殼體、二極管、連接器、線纜等部件，其中二極管是核心器件。當組件正常工作時，接線盒中的二極管處于反向截止狀態(tài)；當組件電池片發(fā)生遮擋、損壞等熱斑效應時，旁路二極管導通對整個光伏組件起到保護作用。

表1組件電性能參數及接線盒選擇

上表為光伏組件廠典型的166、182和210組件電性能參數及接線盒額定電流選擇情況，組件參數分別呈現了低電流、高電壓和高電流、低電壓現象。

接線盒及二極管

接線盒關鍵指標包括接線盒額定電流、二極管額定電流及反向耐壓等，取決于接線盒的結構設計及二極管的規(guī)格選擇。

通常，組件及接線盒認證測試時按照：接線盒額定電流≥1．25倍Isc選擇和測試，此外還會保留一定的余量。在正常工作情況下，接線盒二極管處于反向截止狀態(tài)，不管對于166、182組件還是210組件，二極管都不會導通、發(fā)熱，相比210組件，182、166組件的接線盒二極管將承受略高的反偏電壓。

在光伏組件發(fā)生熱斑時，二極管將正向導通、發(fā)熱。以210組件和25A接線盒為例，在輸出電流Isc＝18．6A的情況下（實際組件工作時電流為Imp≈17．5A），結溫約為120℃。即使考慮部分光照充足的環(huán)境，在1．25倍Isc（23．2A）情況下，此時接線盒的結溫約為160℃，均遠低于IEC62790標準的200℃結溫上限。當然，對于182、166組件Isc略低，同樣配置的接線盒發(fā)熱更低，接線盒均處于安全工作狀態(tài)，并不存在可靠性風險。

圖1 25A接線盒和15A接線盒結溫對比圖

上述分析的是在組件發(fā)生熱斑情況下的接線盒工作情況。而對于光伏組件發(fā)生飛鳥或樹葉等遮擋熱斑后迅速消失時，則會發(fā)生二極管熱逃逸現象，組件串將給二極管帶來瞬間反偏電壓和漏電流，更高的串電壓給接線盒及二極管帶來更大的挑戰(zhàn)。從接線盒設計角度考慮，合理的盒體結構設計、易散熱的二極管封裝方式以及性能更優(yōu)的芯片選擇都可以解決這些問題。

圖2 25A接線盒測試23．2A．1V熱逃逸曲線圖

對于雙面組件和半片組件，由于各單元側均為相互并聯(lián)結構，如下圖所示，局部發(fā)生熱斑效應和熱逃逸時，并聯(lián)部分可以進行分流，此時接線盒所保留的安全余量更大。經測算，雙面半片組件的并聯(lián)兩側及正面、背面同時被遮擋的概率極低，約10GW中1塊組件的發(fā)生率。因此，實際情況下，接線盒滿負荷工作的情況幾乎不可能發(fā)生，完全可以保障可靠性。

圖3 雙面半片組件熱斑工作示意圖

連接器及線纜

連接器作為電力傳輸部件之一，承擔著電站成功連接的重任。目前，市面上常用的主流連接器額定電流均高于30A，最大可以達到55A，均可足夠滿足現有高功率組件電力傳輸要求。經驗證，某廠家額定電流為41A光伏連接器在55A的組件反向電流過載測試中，監(jiān)控溫度為76℃，遠低于連接器原材料105℃RTI值。不過，在大電流應用環(huán)境下，連接器端也應該盡量避免因局部高阻造成的限流，局部接觸點過熱等潛在問題。有效解決方案，如：優(yōu)化導電體環(huán)接觸性能，改善連接器整體結構，提高連接器端線纜壓接質量，連接部位加錫雙保險工藝等。

對于線纜，符合EN或IEC標準線纜的額定電流（4mm2線纜，表面相互貼鄰時額定電流為44A）遠高于接線盒額定電流，因此無需擔憂其可靠性。

接線盒制造流程及市場概況

隨著接線盒的制造水平和質量控制能力的穩(wěn)步提升，接線盒的性能、可靠性已經具備較好的保證，可以滿足大尺寸硅片＆高功率組件的使用要求。

1、接線盒設計及制造過程中，大量引入在半導體、汽車、航天等領域已驗證過的新工藝、新技術，如模塊封裝技術、中頻焊接技術等，提升接線盒產品的電氣性能及散熱能力。

2、在接線盒制造過程中，加大自動化設備的研發(fā)及投入，可以保證其加工精度、品質、流程可控，做到流程自動化、品控自動化。

3、根據接線盒制造經驗，重點加強管控接線盒各配件之間的連接可靠性控制和關鍵質量管控點管理，比如連接點處壓縮比的管控、加錫雙保險工藝要求，超聲波焊接工藝控制，電暈處理，以及各重要參數的監(jiān)控。

圖4 接線盒制造工藝流程及核心質量管控點（紅框內）

除了接線盒廠家自身能力的提升，組件廠及第三方機構對接線盒及零部件的測試評估及質量管控也在不斷完善，也進一步促進了接線盒廠家的質量控制及研發(fā)能力的提升。

表2大電流接線盒市場供應情況

如上表，從2020年上半年開始，TUV等認證機構已向多家接線盒廠家頒發(fā)25A、30A接線盒認證證書。一批批的大電流接線盒通過第三方機構認證測試，也進一步增強了接線盒廠和光伏組件廠的信心。隨著182和210大硅片組件的產能釋放，大電流接線盒配套產能也將逐步建立和擴充。

綜上所述，大電流接線盒及零部件性能、可靠性保證及制造能力已成熟，完全可滿足不同類型大尺寸硅片＆高功率組件的使用要求。