L’innovazione nelle Junction Box

SISTEMI DI CONNESSIONE –

Consci delle tendenze del mercato fotovoltaico, Compel ha sviluppato un nuovo concetto di sistema di connessione per i pannelli fotovoltaici, realizzando la SlimBox, un sistema compatto e di facile assemblaggio, versatile nel layout e nei componenti, capace di sopportare le sempre più alte correnti

Da sempre vista come azienda dinamica e innovativa e forte delle competenze nel campo delle connessioni elettriche maturate in oltre 40 anni di attività, Compel è da tempo attiva anche nel settore delle energie rinnovabili con lo sviluppo e la produzione di sistemi di connessione altamente performanti per il settore fotovoltaico. Oggigiorno i maggiori produttori mondiali di pannelli hanno già automatizzato o stanno automatizzando le loro linee di assemblaggio anche per quel che riguarda il posizionamento e la connessione delle junction box stesse; considerando questa situazione, la ricerca & sviluppo di Compel ha sviluppato questo nuovo sistema di giunzione con connettori integrati. Con questa soluzione supera la difficoltà da parte di alcuni robot di automazione di gestire i cavi, di norma liberi, durante la fase di posizionamento della junction box.

La selezione di materiali e tecnologie
Compel possiede al suo interno un completo laboratorio metrologico per l'analisi e i test di tutti gli aspetti tecnologici e funzionali di materiali e prodotti, verificando così la loro rispondenza alle relative Normative Internazionali. Questo Laboratorio, unitamente ad altri laboratori esterni selezionati, è stato ampiamente utilizzato per la scelta delle materie plastiche impiegate nella realizzazione della nuova junction box. Le materie plastiche devono garantire nel tempo un'elevata affidabilità meccanica ed elettrica, come l'isolamento delle parti in tensione, pur essendo esposte a severe condizioni ambientali.
Tutti i materiali valutati e selezionati per le parti costituenti la SlimBox presentano carta gialla UL a garanzia della qualità del prodotto. Le caratteristiche ricercate per i materiali plastici  sono state soprattutto un'elevata autoestinguenza, in linea con le richieste del mercato (in particolare negli Stati Uniti), una buona resistenza all'impatto anche alle basse temperature, un Comparative Tracking Index almeno pari a 2 e un Relative Temperature Index maggiore di 110°C, questo per garantire il mantenimento delle caratteristiche elettriche e meccaniche nel tempo. I materiali scelti inoltre presentano un'elevata stabilità sia alle alte che alle basse temperature e presentano resistenza all'idrolisi, basso assorbimento di acqua e sono indicati da UL per l'utilizzo in outdoor (class f1). L'importanza di mantenere il grado IP del prodotto nel tempo e in ogni condizione climatica, per garantire l'isolamento e la sicurezza delle connessioni, ha portato a scegliere anche per le guarnizioni, dei materiali già testati nei laboratori UL per tale applicazione e adatti a lavorare nei range di temperatura tipici per questi prodotti (da -40°C a +85°C).
La necessità di avere un prodotto versatile e sempre più performante, sia dal punto di vista termico che dal punto di vista delle funzionalità offerte, sta alla base della scelta di utilizzare un circuito stampato.
Questa scelta ha portato la ricerca & sviluppo di Compel ad affrontare differenti problematiche sia per quel che riguarda la tipologia di connessione di potenza sui circuiti stampati, sia lato ribbon che lato cavi, che per la scelta della board da utilizzare. L'R&D Compel ha scelto la saldatura a filo come prima soluzione per la connessione dei contatti alla board per la necessità di avere una connessione affidabile nel tempo e con bassissima resistenza. Le problematiche affrontate per realizzare la connessione dei contatti integrati alla board con tale tecnologia, hanno riguardato sia il materiale di apporto che la tecnologia di saldatura. Per avere ulteriori garanzie sulla durata delle connessioni, si è cercato un materiale d'apporto che potesse resistere a un elevato numero di cicli termici in un range di temperature compreso tra -40°C e + 85°C. I test eseguiti a verifica di tali proprietà hanno riguardato sia cicli termici con rampe standard che shock termici: la campagna prove effettuata, ha confermato la resistenza delle saldature e la loro integrità. Le stesse prove sono state eseguite per il lato ribbon, anche in questo caso la saldatura si è dimostrata completamente affidabile. La riproducibilità di tali connessioni è stato un ulteriore punto analizzato e risolto in fase di progettazione e di industrializzazione. È stata realizzata una specifica attrezzatura automatica per le saldature dei contatti della SlimBox, oggi in uso nella produzione interna Compel.

Connettori ottimizzati per la gestione delle alte correnti
I contatti utilizzati nei connettori integrati sono stati progettati e realizzati in modo da ottimizzare la gestione delle alte correnti in gioco (>8°). La geometria scelta per tali contatti è il risultato di una seleziona atta a ottimizzare il processo di saldatura e la riduzione delle resistenze di contatto. I possibili processi di ossidazione e corrosione che potrebbero essere causati sia dall'invecchiamento che dall'accoppiamento di differenti materiali metallici sono stati evitati grazie a un'opportuna scelta delle finiture superficiali. Utilizzando connettori integrati si è reso necessario sviluppare anche un nuovo connettore ad hoc per il cablaggio dei pannelli dotati di SlimBox. Per tale motivo è stata creata una nuova famiglia di connettori (CSC-2), destinata ad essere utilizzata unitamente a tale prodotto. Consapevoli dell'affidabilità richiesta a tali sistemi, la scelta Compel si è orientata anche in questo caso verso l'uso di materiali plastici specificatamente sviluppati per il settore fotovoltaico e contatti a crimpare di alta qualità. Anche la scelta della tecnologia di crimpatura ha seguito la stessa filosofia, portando all'adozione, come per le altre famiglie di connettori Compel, di crimpatura “indent” (con pinza comune per tutte le famiglie di connettori) che garantisce le più alte prestazioni e la maggiore affidabilità nel tempo. Il contatto crimpato con questo sistema non presenta spazi vuoti all'interno del volume del codolo. L'aver compreso che la tecnologia usata per realizzare i contatti all'interno della junction box e nei connettori è di primaria importanza per l'efficienza e la durata del sistema si riflette in un costante miglioramento delle tecnologie utilizzate e in un'incessante ricerca di nuove soluzioni, più performanti e sempre al passo con le necessità dei clienti.

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