供稿：常州天華新能源科技有限公司 （常州華陽(yáng)光伏檢測(cè)技術(shù)有限公司） 

摘要：本文闡述了戶外組件使用中因接線盒問題引起的故障，以及 TUV、UL 認(rèn)證測(cè)試過程中因接線盒問題而出現(xiàn)的失敗項(xiàng)，從技術(shù)角度對(duì)接線盒的質(zhì)量進(jìn)行初步分析和探討。 

光伏組件接線盒的主要作用是連接和保護(hù)太陽(yáng)能光伏組件，傳導(dǎo)光伏組件所產(chǎn)生的電流。光伏組件接線盒作為太陽(yáng)能電池組件的一個(gè)重要部件，是集電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和材料應(yīng)用于一體的綜合性產(chǎn)品，為用戶提供了太陽(yáng)能光伏組件的組合連接方案。

目前，中國(guó)組件制造商生產(chǎn)的組件很多都存在不少的質(zhì)量問題和隱患，而其中很大一部分組件質(zhì)量問題來自于接線盒自身的設(shè)計(jì)和品質(zhì)。作為光伏組件制造商的配套企業(yè)，接線盒制造商不僅需要對(duì)組件制造商負(fù)責(zé)，更需要對(duì)終端客戶負(fù)責(zé)，特別是對(duì)使用過程中人身安全的保護(hù)。所以，優(yōu)化接線盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高質(zhì)量是所有接線盒制造企業(yè)的首要任務(wù)。

常州天華新能源科技有限公司（簡(jiǎn)稱“天華新能源”）下屬常州華陽(yáng)光伏檢測(cè)技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱“華陽(yáng)檢測(cè)”，于 2009 年 12 月獲得了 CNAS 實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可，認(rèn)可范圍包括光伏組）件、光伏材料共 119 項(xiàng)檢測(cè)能力。公司自 2008 年開始進(jìn)行接線盒檢測(cè)（依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：VDE0126-5:2008），訖今共完成 30 家接線盒供應(yīng)商、50 多款接線盒的檢測(cè)和質(zhì)量分析，獲得了大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

結(jié)合光伏組件戶外使用的實(shí)際情況，我們總結(jié)出目前接線盒常見失敗項(xiàng)目主要有：IP65防沖水測(cè)試、結(jié)構(gòu)檢查、拉扭力試驗(yàn)、濕漏電試驗(yàn)、二極管溫升試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、750℃灼熱絲試驗(yàn)。

接線盒測(cè)試常見失敗項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)圖：

注：每種測(cè)試按照100% 考慮
 

一、戶外組件因接線盒問題引起的故障圖片

接線盒引線端子燒毀



接線盒燒毀——引起組件背板燒焦——組件碎裂
 

二、接線盒在認(rèn)證測(cè)試中常見失敗項(xiàng)目及原因分析

1．接線盒 IP65 防沖水測(cè)試

防水性能是接線盒性能的重要指標(biāo)。認(rèn)證測(cè)試中，先進(jìn)行老化預(yù)處理測(cè)試，然后進(jìn)行防沖水測(cè)試，再通過外觀結(jié)構(gòu)檢查和工頻耐壓測(cè)試進(jìn)行評(píng)判。測(cè)試能否順利通過，取決于接線盒的密封保護(hù)程度，而接線盒的密封保護(hù)直接影響到成品組件的防觸電保護(hù)和漏電防護(hù)的等級(jí)。就目前常規(guī)構(gòu)造的接線盒而言，其設(shè)計(jì)和材料的缺陷已在認(rèn)證測(cè)試中顯露無疑。

圖 1 IP65 防沖水測(cè)試測(cè)試圖片
 

接線盒防沖水測(cè)試失敗的主要現(xiàn)象大致分為以下幾種：

⑴、接線盒密封盒體內(nèi)大量積水；
⑵、接線盒盒體與背板材料不匹配；
⑶、接線盒的密封螺母開裂失效；
⑷、接線盒在老化預(yù)處理測(cè)試中盒體變形；
⑸、接線盒密封圈老化預(yù)處理測(cè)試后失效，或其他原因。

通過對(duì)以上測(cè)試過程中出現(xiàn)的失敗現(xiàn)象進(jìn)行研究分析，得出以下幾點(diǎn)失敗原因：

（1）、盒體的鎖扣設(shè)計(jì)：

鎖扣設(shè)計(jì)成兩扣模式可能是導(dǎo)致試驗(yàn)失敗的主要原因。兩扣模式使得盒蓋受力集中在二點(diǎn)，加上盒蓋面積較大，導(dǎo)致其余各點(diǎn)受力很不均勻。特別是在高溫時(shí)，其余各點(diǎn)受密封圈熱脹、材料受熱變軟的影響，導(dǎo)致接線盒齜口，影響盒體的密封性，從而在 IP65 防水測(cè)試中失?。ㄈ鐖D 2）。

另外，接線盒經(jīng)過 240 小時(shí)老化試驗(yàn)后，密封圈雖未脫落，但盒體、盒蓋有變型，也會(huì)影響到盒體的密封性。 

圖 2 防水測(cè)試后接線盒變形、大量積水

圖 3 老化試驗(yàn)后盒蓋變形影響密封導(dǎo)致積水

（2）接線盒密封圈的橡膠材料選擇不當(dāng)：

由于密封圈材料的選擇不適合，在接線盒經(jīng)過240小時(shí)老化預(yù)處理測(cè)試后，其延伸率和收縮率降低，密封圈材質(zhì)硬度升高，降低了盒體與盒蓋的密封性能，導(dǎo)致密封圈不能完全密封盒體和盒蓋的槽口，致使水流滲入，防沖水測(cè)試失敗。（如圖4）

圖4 密封圈老化試驗(yàn)后密封不到位，水流滲入

（3）接線盒盒體塑料與太陽(yáng)能組件密封膠在老化預(yù)處理測(cè)試后，粘合性失效（如圖5）。

圖5 接線盒與硅膠粘結(jié)失效

（4）密封螺母材質(zhì)選擇不當(dāng)：接線盒在老化預(yù)處理測(cè)試后，密封螺母發(fā)生斷裂，也是造成接線盒防沖水失敗的原因。

2．接線盒濕熱試驗(yàn)

濕熱試驗(yàn)對(duì)于接線盒來說是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)酷的環(huán)境試驗(yàn)，接線盒濕熱試驗(yàn)失敗的主要現(xiàn)象有以下幾種：

⑴、濕熱試驗(yàn)后接線盒盒體碎裂失效；

⑵、濕熱試驗(yàn)后接線盒盒體和盒蓋密封變形；

⑶、濕熱試驗(yàn)后接線盒與背板脫落；

⑷、濕熱試驗(yàn)后電氣連接不可靠；

⑸、濕熱試驗(yàn)后接線盒電纜的抗拉扭性能減小，爬電距離、電氣間隙減小

(6)、其他現(xiàn)象。
 

圖6 濕熱試驗(yàn)后接線盒變形                                       圖7 濕熱試驗(yàn)后接線盒與背板脫落
 

圖8 濕熱試驗(yàn)后接線盒失效
 

濕熱試驗(yàn)失敗可能的原因大致有以下幾點(diǎn)：

（1）、盒體PPO材料的選擇不當(dāng)或用料不純；

（2）、密封螺母開裂導(dǎo)致在濕熱之后電纜的抗拉扭性能削弱，或者直接開裂；

（3）、接線盒盒體與硅膠不匹配，長(zhǎng)時(shí)間高溫高濕后接線盒與硅膠脫落；

（4）、其他原因。

3、接線盒盒體灼熱絲測(cè)試

接線盒盒體750℃灼熱絲測(cè)試，是接線盒生產(chǎn)商選用接線盒材質(zhì)的重要測(cè)試項(xiàng)目，也是

接線盒認(rèn)證測(cè)試中較易失敗的項(xiàng)目之一。測(cè)試中，根據(jù)盒體材料從開始燃燒到火焰熄滅的時(shí)

間長(zhǎng)短，判定該接線盒是否能適合今后在戶外使用。

其主要試驗(yàn)過程如下圖所示：

圖9 接線盒支撐帶電體部分開始燃燒                            圖10 接線盒支撐帶電體部分繼續(xù)燃燒



圖11 火焰熄滅的時(shí)間
 

根據(jù)圖9、10、11所示，接線盒支撐帶電體部分在進(jìn)行750°C灼熱絲測(cè)試時(shí)，火焰熄滅時(shí)間Te為44.92s，不符合接線盒標(biāo)準(zhǔn)中灼熱絲測(cè)試的要求。測(cè)試失敗的主要原因是，接線盒材質(zhì)無法承受灼熱絲元件在短時(shí)間內(nèi)所造成的熱應(yīng)力，不符合灼熱絲測(cè)試的要求（沒有火焰或是火焰可以在30s內(nèi)自動(dòng)熄滅）。

4.接線盒常規(guī)測(cè)試其他失敗項(xiàng)（部分）

（1）、工頻耐壓測(cè)試失敗，見圖12所示。其失敗原因主要為爬電距離/電氣間隙不足、環(huán)境試驗(yàn)之后絕緣性能受到損害(由于材料方面的原因)。

圖12工頻耐壓測(cè)試

（2）、接線盒帶電部件抗腐蝕強(qiáng)度不足，其原因?yàn)榻饘偌~質(zhì)選型和表面處理不當(dāng)。

圖13 帶電部件抗二氧化硫腐蝕能力不足
 

三、光伏組件接線盒質(zhì)量改進(jìn)建議

作為光伏組件的配套產(chǎn)品，接線盒所占成本不及電池成本十分之一，但卻是決定光伏組件最終能否正常工作的重要部件。在此，筆者提出接線盒質(zhì)量改進(jìn)的幾點(diǎn)建議：

1、將盒體、盒蓋分體，由密封圈密封的設(shè)計(jì)，改進(jìn)為盒體、盒蓋壓接一體式密封處理，加強(qiáng)整個(gè)接線盒結(jié)構(gòu)密封性和密封強(qiáng)度。

2、根據(jù)目前組件認(rèn)證、制造、使用的需要，建議接線盒內(nèi)預(yù)留擴(kuò)展連接座；裝配不同規(guī)格的二極管可以隨時(shí)改變接線盒的最大工作電流；根據(jù)組件生產(chǎn)工藝在接線盒裝配中保留密封膠和灌封膠兩種安裝方式。

3、考慮在接線盒盒蓋設(shè)置導(dǎo)氣閥以導(dǎo)出盒體內(nèi)部熱量，或在接線盒內(nèi)部采用薄片狀金屬端子，增加散熱片，以達(dá)到降溫的作用。

4、通過系列測(cè)試，研究不同類型硅膠和不同材質(zhì)背板材料的相互匹配性，為光伏組件

制造商提供接線盒安裝、使用、匹配的整套解決方案。