Источник: несоответствие
После 2000 года фотоэлектрическая (фотоэлектрическая) индустрия переживает невероятно быстрое преобразование в результате невероятных технологических достижений, начиная с уровня материала и заканчивая крупномасштабным производством модулей.
Ожидается, что в ближайшие годы отрасль фотоэлектрического оборудования будет стабильно расти, два основных вопроса привлекают внимание операторов рынка:
1. Что представляет собой модуль «хорошего качества»?
2. Насколько «надежным» он будет в полевых условиях?
Оба пока остаются без ответа всеобъемлющим образом.
Стандарты производительности PV, описанные в этой статье, а именно МЭК 61215 (Ред. 2 - 2005) и МЭК 61646
(Ред. 2 - 2008), установите конкретные последовательности испытаний, условия и требования для квалификации проекта модуля PV.
Предполагается, что проектная квалификация отражает рабочие характеристики фотоэлектрического модуля при длительном воздействии стандартного климата (определенного в МЭК 60721-2-1) Кроме того, существует несколько других стандартов (МЭК 61730-1, МЭК 61730-2
и UL1703), в которых рассматриваются требования безопасности для модуля, но эта область будет рассмотрена в следующей статье.
В области сертификации проектная квалификация основана на типовых испытаниях в соответствии с IEC, EN или другими национальными стандартами.
Следует отметить несоответствие таких терминов, как «сертификация МЭК» или «сертификат МЭК», а также рекламы с использованием логотипа МЭК вместо логотипа органа по сертификации, выпустившего сертификацию. МЭК не является органом по сертификации; это аббревиатура от Международного электротехнического комитета, международной организации по стандартизации.
Когда типовые испытания сочетаются с периодическими заводскими проверками со стороны органа по сертификации, это составляет основу для сертификатов, выданных этим органом по сертификации (таким образом, с их конкретной маркировкой / логотипом).
Это может до некоторой степени представлять собой стандартный критерий «базового качества». Тем не менее, термин «качество» является слишком общим и часто используется неправильно, только если он основан на соответствии МЭК.
Другим важным аспектом «качества» является «надежность» модуля - серьезная проблема для подрядчиков / инвесторов в области фотоэлектрических систем.
Надежность не определяется и не охватывается существующими стандартами МЭК. Отсутствие стандартов надежности частично объясняется тем фактом, что на сегодняшний день недостаточно статистических данных, собранных с фотоэлектрических полей (даже самым «старым» фотоэлектрическим установкам все еще необходимо достичь срока службы 20/25 лет согласно гарантии) ,
Но как в МЭК 61215, так и в МЭК 61646 четко указано, что надежность здесь не рассматривается, поэтому квалификация конструкции в соответствии с этими стандартами не подразумевает надежность модуля PV. Поэтому эксперты из производителей, испытательных центров и органов по стандартизации собираются вместе, чтобы разработать основу для стандарта надежности фотоэлектрических систем. Первый проект ожидается, надеюсь, когда-нибудь в ближайшем будущем.
Гарантия также заслуживает упоминания. На рынке широко распространена продажа / покупка фотоэлектрических модулей со сроком гарантии 20 лет. Предполагается, что гарантия распространяется на безопасную эксплуатацию (без электрических, термических, механических и пожароопасных воздействий) и приемлемый уровень производительности, т.е. ограниченное снижение выходной мощности (большинство декларирует потери Pmax в 1% в год).
Разъяснив общую сферу применения и ограничения в отношении качества МЭК 61215/61646, ниже приводится общее описание испытаний, выделив те из них, которые имеют важнейшее значение для кристаллического кремния (c-Si) и тонкопленочных фотоэлектрических модулей. В то время как МЭК 61215 был разработан на основе глубоких знаний основных существующих технологий кристаллического кремния, МЭК 61646 был в основном основан на технологии аморфного кремния (a-Si). Следовательно, относительно новые технологии, такие как CIGS, CdTe и т. Д., Демонстрирующие особое поведение и чувствительность к воздействию света и тепловым воздействиям, требуют особого внимания и соображений во время тестирования.
Различия в двух стандартах будут выделены курсивом.
Оба стандарта требуют, чтобы образцы для тестирования отбирались случайным образом из производственной партии в соответствии с МЭК 60410.
Модули должны быть изготовлены из указанных материалов и компонентов и подвергаться процессам обеспечения качества производителя. Все образцы должны быть полными в каждой детали и снабжены инструкциями производителя по монтажу / установке.
Рисунок 1 описывает характер тестов.
Общий подход обоих стандартов можно обобщить в:
Определить «основные визуальные дефекты.”
Определить «годен / не годенКритерии.
Делатьначальные испытанияна все образцы.
Групповые образцыпройтитестовые последовательности.
Делатьпост-тесты после одиночных тестов, итестовые последовательности(МЭК 61215).
Делать пост-тесты после одиночных тестов, ипоследний свет выдерживает после тестовых последовательностей(МЭК 61646).
Ищите «основные визуальные дефекты»" иотметьте «пройти / не пройти»критерии.
фигура 1
Различные образцы проходят различные тестовые последовательности параллельно, как показано на рисунках 2 и 3.
Рисунок 2: Последовательность квалификационных испытаний (IEC 61215)
Рисунок 3: Последовательность испытаний (МЭК 61646)
Пять «основных визуальных дефектов» определены в МЭК 61215, а шесть в МЭК 61646(выделены курсивом различия в МЭК 61646):
а) сломанные, потрескавшиеся или порванные внешние поверхности, включая надстройки, основания, рамы и распределительные коробки;
b) изогнутые или смещенные внешние поверхности, включая надстройки, основания, рамы и распределительные коробки, в той степени, в которой установка и / или работа модуля будут нарушены;
c) трещина в ячейке, распространение которой может удалить более 10% площади этой ячейки из электрической цепи модуля;
c) пустоты или видимая коррозия любого из тонкопленочных слоев активной схемы модуля, простирающейся более чем на 10% любой ячейки; (МЭК 61646)
г) пузырьки или расслоения, образующие непрерывный путь между любой частью электрической цепи и краем модуля;
e) потеря механической целостности в такой степени, что установка и / или эксплуатация модуля будут нарушены;
f) Маркировка модуля (метка) больше не прикрепляется или информация не читается. (МЭК 61646)
Наряду с 6 эксплуатационными критериями «пройден / не пройден»:
а) ухудшение максимальной выходной мощности не превышает установленного предела после каждого испытания и не составляет 8% после каждой последовательности испытаний;
а) после последнего замачивания света максимальная выходная мощность на STC составляет не менее 90% от минимального значения, указанного изготовителем. (МЭК 61646)
б) ни один образец не обнаружил разомкнутой цепи во время испытаний;
в) нет визуальных признаков серьезных дефектов;
d) требования к испытаниям изоляции выполняются после испытаний;
e) требования к испытанию током мокрой утечки выполняются в начале и в конце каждой последовательности и после испытания на влажный жар;
f) соблюдены особые требования отдельных испытаний.
Если два или более образцов не соответствуют ни одному из этих критериев испытаний, считается, что конструкция не соответствует требованиям. Если один образец не прошел какое-либо испытание, еще два образца должны пройти всю соответствующую последовательность испытаний с самого начала. Если один или оба из этих новых образцов также терпят неудачу, считается, что проект не соответствует квалификационным требованиям. Если оба образца проходят последовательность испытаний, считается, что конструкция соответствует квалификационным требованиям.
Примечание:Определенные сбои, даже в одной выборке, могут быть индикатором серьезных проблем проектирования, требующих анализа отказов и анализа проекта, чтобы избежать возврата с поля (проблема надежности). В таких случаях лаборатория должна прекратить последовательность испытаний и предложить производителю провести подробный анализ отказов, определить основную причину и принять необходимые корректирующие меры перед отправкой измененных образцов для повторного тестирования.
Стоит прокомментировать различие в пункте а) между МЭК 61215 и МЭК 61646 относительно ухудшения Pmax.
В МЭК 61215 ухудшение Pmax должно составлять не более 5% от исходного Pmax, измеренного в начале каждого отдельного испытания, и не более 8% после каждой последовательности испытаний.
В МЭК 61646 есть два важных элемента:
1. Определение минимального значения Pmax (получено из отмеченного значения Pmax ± t (%) на табличке с номинальными характеристиками, где t (%) обозначает допуск на производство).
2. Все образцы должны подвергаться легкому замачиванию и должны демонстрировать конечное значение Pmax ≥ 0,9 x (Pmax - t (%)).
Другими словами, МЭК 61646 отказывается от критерия ухудшения Pmax после единичных испытаний (-5%) и тестовых последовательностей (-8%), используемых в МЭК 61215, и вместо этого полагается на проверку ухудшения Pmax со ссылкой на номинальную мощность после Все испытания были завершены, а образцы пропитаны светом.
Другое отличие состоит в том, что МЭК 61215 требует, чтобы все образцы были "предварительно подготовлены", подвергая их (с открытой цепью) в общей сложности 5,5 кВтч / м.2.
В МЭК 61646 нет требований, направленных на то, чтобы избежать специфических эффектов, которые предварительное кондиционирование может оказывать на различные тонкопленочные технологии. Некоторые тонкопленочные технологии более чувствительны к деградации, вызванной светом, в то время как другие более чувствительны к воздействию темного тепла. Следовательно, первоначальные пост-тесты были бы неоднородным подходом для оценки изменений в последовательности тестов. Вместо этого, МЭК 61646 требует окончательного пропитывания света на всех образцах после последовательностей окружающей среды и контрольного образца, а также измерения конечного значения Pmax для оценки приемлемости ухудшения со ссылкой на номинальное минимальное значение Pmax.
Далее следует краткое описание тестов.(Различия в МЭК 61646 будут выделены курсивом.)
Визуальный осмотр: обычно это диагностическая проверка.
Цель состоит в том, чтобы обнаружить любой из «основных визуальных дефектов», определенных выше, проверяя модуль в хорошо освещенном месте (1000 люкс).
Он повторяется несколько раз во всех тестовых последовательностях и проводится больше, чем любой другой тест.
Максимальная мощность (Pmax): обычно это параметр производительности.
Это также выполнено несколько раз до и после различных экологических испытаний. Это может быть выполнено или с симулятором солнца или на открытом воздухе.
Несмотря на то, что стандарт дает возможность выполнить тест для диапазона температур ячеек (от 25 ° C до 50 ° C) и уровней освещенности (от 700 Вт / м2 до 1100 Вт / м2), среди фотоэлектрических лабораторий это обычная практика. в так называемых стандартных условиях испытаний (STC). По определению, STC соответствует: 1000 Вт / м2, температуре ячейки 25 ° C, с эталонным солнечным спектральным излучением, называемым Air Mass 1.5 (AM1.5), как определено в МЭК 60904-3.
В большинстве лабораторий используются испытания в помещении с использованием солнечных имитаторов, спектр которых максимально приближен к AM1.5. Характеристики солнечного симулятора и отклонения от стандарта AM1.5 можно классифицировать в соответствии с IEC 60904-9. Многие поставщики солнечных симуляторов предлагают системы, классифицируемые по максимально возможному рейтингу: AAA, где первая буква обозначает качество спектра, вторая буква; равномерность освещенности на тестовом участке и третьей буквой; временная стабильность освещенности. Классификация солнечных симуляторов приведена в МЭК 60904-9: 2007.
Примечание:Самостоятельные заявления поставщиков не обязательно являются доказательством прослеживаемости измерений до
Мировая шкала PV.
Правильное и отслеживаемое измерение Pmax по мировой шкале PV имеет решающее значение. Это не только один из критериев прохождения / отказа, но и измеренные значения могут также использоваться конечными пользователями в качестве показателя эффективности для оценки выходной мощности.
Оба стандарта устанавливают несколько требований к точности измерения температуры, напряжения, тока и освещенности.
Важно отметить, что требуемая повторяемость для измерения мощности в МЭК 61215 составляет всего ± 1%.
В МЭК 61646 нет упоминания о таком требовании, вероятно, из-за хорошо известных проблем «нестабильности» и «повторяемости» различных тонкопленочных технологий. Вместо этого, МЭК 61646 имеет общую рекомендацию:
«Необходимо приложить все усилия для обеспечения того, чтобы измерения пиковой мощности проводились в аналогичных условиях эксплуатации, то есть минимизировать величину коррекции, выполняя все измерения пиковой мощности на конкретном модуле при приблизительно одинаковой температуре и освещенности».
Другим важным фактором, влияющим на точность измерения Pmax, особенно для тонких пленок, является несоответствие спектра между эталонными ячейками, используемыми в лаборатории, и конкретной тестируемой технологией.
Сопротивление изоляции: это испытание на электробезопасность.
Цель состоит в том, чтобы определить, имеет ли модуль достаточную электрическую изоляцию между его токонесущими частями и рамой (или внешним миром). Тестер диэлектрической прочности используется для подачи источника постоянного напряжения напряжением до 1000 В плюс двойное максимальное системное напряжение. После испытания не должно быть ни поломок, ни следов поверхности. Для модулей площадью более 0,1 м2сопротивление должно быть не менее 40 МОм на каждый квадратный метр.
Испытание током утечки в мокром состоянии: это также испытание на электробезопасность.
Цель состоит в том, чтобы оценить изоляцию модуля от проникновения влаги в условиях влажной эксплуатации (дождь, туман, роса, растаявший снег), чтобы избежать коррозии, повреждения грунта и, следовательно, опасности поражения электрическим током.
Модуль погружается в неглубокий резервуар на глубину, охватывающую все поверхности, кроме кабельных вводов распределительных коробок, не предназначенных для погружения (ниже, чем IPX7). Испытательное напряжение прикладывается между замкнутыми выходными разъемами и раствором водяной бани до максимального системного напряжения модуля в течение 2 минут.
Сопротивление изоляции должно составлять не менее 40 МОм на каждый квадратный метр для модулей площадью более 0,1 м.2.
Крайне важно знать, что сопрягаемые разъемы должны быть погружены в раствор во время испытания, и в этом случае неправильная конструкция разъема может быть причиной важного результата НЕИСПРАВНОСТИ.
Примечание:Отказ теста тока утечки на мокрой поверхности из-за неисправных разъемов не является редким событием, и, как таковой, он представляет реальную опасность для операторов в полевых условиях. Не существует стандарта МЭК, касающегося фотоэлектрических разъемов, но существует гармонизированный европейский стандарт (EN 50521). Сертифицированные соединители в соответствии с EN 50521 прошли серьезные испытания, включая термические циклы (200) и влажное тепло (1000 часов), и его можно использовать в качестве критерия для выбора поставщиков. Тем не менее, тест с модулем будет иметь последнее слово. Внимательно следить за разъемами, поставляемыми с распределительными коробками, - непростая задача для производителей фотоэлектрических модулей. «Простая» смена поставщиков разъемов с разной конструкцией может представлять значительный риск при тестировании тока утечки в мокром состоянии.
Испытание током мокрой утечки считается одним из наиболее часто повторяющихся отказов во время аттестации PV в испытательных лабораториях. Если неисправность не связана с проблемой соединителя (как упомянуто выше), неисправность, скорее всего, произойдет после испытания на влажное тепло и / или испытания на замерзание во влажном состоянии для модулей, которые испытывают проблемы с процессами ламинирования и уплотнения кромок во время производства.
Температурные коэффициенты: это параметр производительности.
Целью является определение температурных коэффициентов тока короткого замыкания Isc (α), напряжения холостого хода Voc (β)
и максимальная мощность (Pmax) (δ) из измерений модуля. Определенные таким образом коэффициенты действительны только при освещенности, при которой были сделаны измерения (то есть при 1000 Вт / м2для большинства лабораторий используется солнечный симулятор).
Для модулей с известной линейностью в определенном диапазоне освещенности согласно МЭК 60891 рассчитанные коэффициенты можно считать действительными в этом диапазоне освещенности.
МЭК 61646 является более «осторожным» и делает дополнительное примечание в отношении тонкопленочных модулей, температурные коэффициенты которых могут зависеть от облучения и тепловой истории модуля… Но с точки зрения тестирования, блок проверки температурных коэффициентов просто помещается под первая левая последовательность испытаний (рис. 3). «Облучение и тепловая история» этого образца состоит просто из «пути», которое потребовалось, чтобы добраться до лаборатории, из условий окружающей среды, в которой он хранился, из начальных испытаний и, наконец, из испытания на воздействие на открытом воздухе (60 кВтч / м2).
Для измерения на солнечных тренажерах используются два метода:
1. во время нагрева модуля или
2. охлаждение модуля;
в интервале 30 ° C (например,25 ° C - 55 ° C), и каждые 5 ° C солнечные тренажеры проводят измерения IV (Isc, Voc, Pmax не отражаются, но измеряются во время развертки IV), включая Isc, Voc и Pmax.
Значения Isc, Voc и Pmax представлены как функции температуры для каждого набора данных. Коэффициенты α, β и δ рассчитываются по наклонам прямых наименьших квадратов для трехплотной функции
Учитывая определенный уровень освещенности, следует отметить, что β (для Voc) и δ (для Pmax) являются двумя наиболее чувствительными к изменениям температуры. Они оба имеют знак «-», означающий, что Voc и Pmax уменьшаются с повышением температуры, тогда как α (для Isc) имеет знак «+», хотя и значительно меньше значений, чем β и δ. Все три коэффициента могут быть выражены как относительные проценты путем деления вычисленных значений α, β и δ на значения Isc, Voc и Pmax при 25 ° C (1000 Вт / м2).
Температурные коэффициенты - это рабочие параметры, часто используемые конечными пользователями для моделирования энергетических выходов модулей в жарком климате. Надо помнить, что они действительны при 1000 Вт / м2Уровень освещенности, используемый в лаборатории, если не была доказана линейность модуля на разных уровнях освещенности.
Номинальная температура рабочей ячейки (NOCT): это параметр производительности.
NOCT определен для смонтированного в открытой стойке модуля в следующей стандартной эталонной среде:
угол наклона: 45 ° от горизонтали
общая освещенность: 800 Вт / м2
температура окружающей среды: 20 ° C
скорость ветра: 1 м / с
без электрической нагрузки: разомкнутая цепь
NOCT может использоваться разработчиком системы в качестве руководства по температуре, при которой модуль будет работать в полевых условиях, и поэтому является полезным параметром при сравнении производительности различных конструкций модулей. Однако
фактическая рабочая температура напрямую зависит от конструкции крепления, освещенности, скорости ветра, температуры окружающей среды, отражений и выбросов от земли и близлежащих объектов и т. д.
Так называемый «основной метод» для определения NOCT - это метод наружных измерений, используемый как МЭК 61215, так и МЭК 61646, который универсально применим ко всем фотоэлектрическим модулям. В случае модулей, не предназначенных для монтажа в открытой стойке, основной метод может использоваться для определения средней равновесной температуры перехода солнечного элемента, причем модуль устанавливается в соответствии с рекомендациями изготовителя.
Тестовая установка требует регистрации и выбора данных об освещенности (пиронаметр), температуре окружающей среды (датчики температуры), температуре ячейки (термопары, прикрепленные на задней стороне модуля, соответствующей двум центральным ячейкам), скорости ветра (датчик скорости) и направлении ветра (датчик направления). Все эти количества должны быть в определенных интервалах, чтобы быть приемлемыми для расчета NOCT.
Для расчета окончательного NOCT используется минимальный набор из 10 приемлемых точек данных, взятых как до, так и после «солнечного полдня».
Наружное воздействие: это тест на освещенность.
Целью является предварительная оценка способности модуля противостоять воздействию наружных условий. Тем не менее, это включает в себя воздействие в общей сложности 60 кВтч / м2это довольно короткий период времени, чтобы сделать какие-либо суждения о сроке службы модуля.
С другой стороны, этот тест может быть полезным индикатором возможных проблем, которые не могут быть обнаружены другими лабораторными тестами.
МЭК 61215 требует, чтобы снижение максимальной мощности (Pmax) не превышало 5% от исходного значения.
МЭК 61646 требует, чтобы максимальная мощность (Pmax) не была ниже отметки «Pmax - t%».
В то время как предварительно кондиционированные модули c-Si в соответствии с IEC 61215 (5,5 кВтч / м2) не показывают критичность этого теста, некоторые тонкопленочные технологии могут испытывать больше проблем. Причину можно объяснить тем, что в МЭК 61646 измеренное значение Pmax после воздействия 60 кВтч / м2 должно быть выше, чем отмеченное производителем значение «Pmax - t%». Этот один образец находится под первой последовательностью испытаний, где единственной «историей» являются первоначальные испытания и воздействие на улице в общей сложности 60 кВтч / м2 в различных климатических условиях в течение 24 часов в зависимости от местоположения лаборатории. Для правильного определения номинального значения Pmax и успешного прохождения теста необходимы глубокие знания проверяемой производителем технологии в отношении ухудшения характеристик, вызванного светом, чувствительности к теплу, влажности и т. Д.
Выносливость в горячих точках: термический / диагностический тест.
Цель состоит в том, чтобы определить способность модуля противостоять локальному нагреву, вызванному трещинами, несовпадающими ячейками, отказами соединения, частичным затенением или загрязнением.
Нагрев горячей точки происходит, когда рабочий ток модуля превышает уменьшенный ток короткого замыкания неисправной (или затененной) ячейки (ей). Это вынудит элемент (ы) перейти в состояние обратного смещения, когда он станет нагрузкой, которая рассеивает тепло. Серьезные явления горячих точек могут быть такими же драматичными, как прямые ожоги всех слоев, растрескивание или даже разбитие стекла. Важно отметить, что даже в менее тяжелых условиях горячей точки, с включением обходного диода, часть (также известная как цепочка) модуля исключается, что вызывает заметное падение выходной мощности модуля.
Подход к моделированию реалистичных условий горячей точки соответствующего пункта 10.9 в МЭК 61215 постоянно обсуждается.
Основные испытательные лаборатории хорошо понимают, что текущая версия метода «горячей точки» не представляет и не может представлять реальную ситуацию «горячей точки». В TC82 МЭК был разработан улучшенный метод определения горячих точек, и ожидается, что он станет нормативным сйиздание IEC 61215 в 2010 году. Некоторые испытательные лаборатории уже решили использовать улучшенный метод.
Дальнейшее понимание и детали будут предоставлены в будущей статье.
Хотя статистика интенсивности отказов в разных лабораториях может различаться, горячая точка по-прежнему является одной из 5 наиболее частых отказов как для c-Si, так и для тонкопленочных модулей.
Обходной диод: это тепловой тест.
Обходной диод является очень важным аспектом конструкции модуля. Это критический компонент, определяющий тепловое поведение модуля в условиях горячей точки и, следовательно, непосредственно влияющий на надежность в полевых условиях.
Метод испытания требует подключения термопары к корпусу диода (-ов), нагревания модуля до 75 ± 5 ° C и подачи тока, равного току короткого замыкания Isc, измеренному на STC в течение 1 часа.
Температура каждого корпуса обходного диода измеряется (Tcase) и рассчитывается температура перехода (Tj)
используя формулу, используя спецификации, предоставленные изготовителем диода (RTHjc=постоянная, предоставленная изготовителем диода, относящаяся Tj к Tcase, обычно это расчетный параметр, и UD=напряжение на диоде, ID=ток на диоде).
Затем ток увеличивается в 1,25 раза по сравнению с током короткого замыкания модуля Isc, который измеряется в STC в течение еще одного часа, при этом температура модуля остается такой же.
Диод все еще должен быть в рабочем состоянии.
Сбои тестов обходного диода все еще происходят с определенной частотой, вызванной либо переоценкой изготовителя диода, либо неправильной электрической конфигурацией относительно Isc модуля изготовителем модуля.
В большинстве случаев обходные диоды поставляются в виде встроенных компонентов в распределительную коробку всего узла (разъем + кабеля распределительной коробки +). Следовательно, крайне важно убедиться, что этот небольшой компонент тщательно проверяется производителем входных товаров при контроле товара.
Ультрафиолетовая предварительная обработка: это тест на освещенность.
Цель состоит в том, чтобы идентифицировать материалы, которые чувствительны к ультрафиолетовой (УФ) деградации, до проведения термического цикла и испытаний на замерзание влаги.
МЭК 61215 требует, чтобы модуль подвергался воздействию ультрафиолетового излучения 15 кВтч / м.2в областях (UVA + UVB)
(280 нм - 400 нм), не менее 5 кВтч / м2т. е. 33% в области UVB (280 нм - 320 нм) при поддержании модуля при 60 ° C ± 5 ° C.
(МЭК 61646 требует, чтобы доля УФВ составляла от 3% до 10% от общего УФ-излучения). Это требование теперь также согласовано для МЭК 61215 в листе решений CTL n. 733 в рамках схемы IECEE CB.
Одним из важнейших аспектов настройки УФ-камер является калибровка датчиков УФА и УФБ, обеспечивающих прослеживаемость также при рабочих температурах 60 ° С ± 5 ° С, и при этом продолжая работать правильно в течение длительного времени воздействия в горячих УФ-камерах.
Очень низкая частота отказов теста на ультрафиолетовое облучение в фотоэлектрических лабораториях может быть объяснена относительно низким количеством ультрафиолетового излучения по сравнению с реальными экспозициями в течение срока службы модуля.
Термоциклирование TC200 (200 циклов): экологическое испытание.
Этот тест предназначен для моделирования тепловых напряжений на материалах в результате изменений экстремальных температур. Чаще всего паяные соединения испытывают затруднения в ламинате из-за различных коэффициентов теплового расширения различных герметизированных материалов. Это может привести к выходу из строя при серьезных дефектах, ухудшении Pmax, обрыве электрической цепи или испытании изоляции.
МЭК 61215 требует подачи тока в пределах ± 2% от тока, измеренного при пиковой мощности (Imp), когда температура модуля выше 25 ° C.
В соответствии с IEC 61646 ввод тока отсутствует, однако необходимо следить за непрерывностью электрической цепи (достаточно небольшой резистивной нагрузки).
Модуль подвергается ограничениям температуры циклической работы –40 ° C ± 2 ° C и +85 ° C ± 2 ° C с профилем на рисунке 4.
Процент отказов для TC200 может достигать 30-40%. Если в сочетании с Damp Heat в некоторых лабораториях обе они могут составлять более 70% от общего числа отказов модулей c-Si.
Частота отказов TC200 ниже для тонкопленочных, но все же стоит внимания производителей.
Замораживание влажности: это экологический тест.
Цель состоит в том, чтобы определить способность модуля противостоять воздействию высоких температур в сочетании с влажностью, сопровождаемой чрезвычайно низкими температурами.
Модуль подвергается 10 полным циклам в соответствии с согласованным профилем на рисунке 5 (МЭК 61646).
Относительная влажность RH=85% ± 5% применяется только при 85 ° C.
После этого теста модуль может находиться в состоянии покоя между 2 и 4 часами до визуального осмотра, измеряются максимальная выходная мощность и сопротивление изоляции.
Частота отказов этого теста остается в диапазоне 10-20%.
Надежность выводов: это механическое испытание.
Для определения надежности выводов модуля, которые могут быть проводами, летающими выводами, винтами или, как в большинстве случаев, PV разъемами (тип C). Завершения проходят стресс-тестирование, которое имитирует нормальную сборку и обработку в течение различных циклов и уровней прочности на растяжение, а также испытаний на изгиб и крутящий момент, как указано в другом стандарте, МЭК 60068-2-21.
Damp-heat DH1000 (1000 часов): это экологическое испытание.
Цель состоит в том, чтобы определить способность модуля выдерживать длительное воздействие проникновения влаги, применяя 85 ° C ± 2 ° C с относительной влажностью 85% ± 5% в течение 1000 часов.
DH1000 является наиболее «злокачественным» и входит в число самых распространенных отказов в некоторых лабораториях, на которые приходится до 40-50% от общего числа отказов модулей c-Si. Подобные частоты отказов могут наблюдаться для DH1000 также с тонкой пленкой.
Серьезность этого теста особенно усложняет процесс ламинирования и герметизации кромок от влаги. В результате проникновения влаги могут наблюдаться важные расслоения и коррозия частей ячеек. Даже в случае отсутствия серьезных дефектов после DH1000, модуль подвергался нагрузке до такой степени, что он становится «хрупким» для последующего испытания на механическую нагрузку.
Испытание на механическую нагрузку
Это нагрузочное испытание предназначено для изучения способности модуля выдерживать ветровые, снеговые, статические или ледовые нагрузки.
Механическая нагрузка наступает после влажного нагрева и поэтому выполняется на образце, который подвергся серьезному воздействию окружающей среды.
Наиболее важный аспект этого теста связан с монтажом модуля в соответствии с инструкциями производителя по монтажу, то есть с использованием предполагаемых точек крепления модуля на монтажной конструкции с предполагаемым расстоянием между этими точками и использованием соответствующих монтажных принадлежностей. если есть (гайка, болты, зажимы и т. д.).
Определенные случаи использования больших и бескаркасных тонкопленочных модулей с большой площадью имеют решающее значение в отношении вышеуказанных условий.
Если не позаботиться о правильном монтаже, остается вопрос, был ли сбой вызван конструктивными проблемами или неправильной техникой монтажа.
Другим аспектом, который следует учитывать, является равномерность приложенной нагрузки по поверхности модуля. Стандарты требуют, чтобы нагрузка применялась «постепенно, равномерно» без указания способа проверки равномерности.
На каждую поверхность модуля наносится 2400 Па (что соответствует давлению ветра 130 км / час) в течение 1 часа.
Если модуль должен выдерживать большие скопления снега и льда, нагрузка, прилагаемая к передней части модуля во время последнего цикла этого испытания, увеличивается с 2400 Па до 5400 Па.
В конце не должно быть никаких серьезных визуальных дефектов, не должно быть обнаружено прерывистого разомкнутого контура во время испытания. Также Pmax (только для IEC 61215) и сопротивление изоляции проверяются после этого теста.
Воздействие града: это механическое испытание.
Чтобы убедиться, что модуль способен противостоять воздействию града, которые находятся при температуре ~ –4 ° C. Испытательное оборудование представляет собой уникальную пусковую установку, способную перемещать ледяные шары различной массы с заданными скоростями, чтобы поражать модуль в 11 заданных местах удара + / - при изменении расстояния 10 мм. (Таблица 1)
Время между извлечением ледяного шарика из холодильной камеры и воздействием на модуль не должно превышать 60 с.
Довольно распространенной практикой является использование 25 мм / 7,53 г ледяных шариков.
Опять же, после испытания следует проверить, нет ли каких-либо серьезных дефектов, вызванных градом, а также проверены Pmax (только для МЭК 61215) и сопротивление изоляции.
Лабораторная статистика показывает очень низкие показатели отказов для этого теста.
Пропитывание светом: освещенность(применимо только к тонкопленочным МЭК 61646)
Это критический отрывок для окончательного вердикта «провал / провал» для тонкопленочных модулей. Цель состоит в том, чтобы стабилизировать электрические характеристики тонкопленочных модулей путем длительного воздействия излучения после завершения всех испытаний, прежде чем проверять Pmax по отношению к минимальному значению, указанному производителем.
Тест может быть выполнен под естественным солнечным светом или под стационарным солнечным симулятором.
Модули в условиях резистивной нагрузки помещают под нагрузкой от 600 до 1000 Вт / м2 в диапазоне температур от 50 ° C до 10 ° C до тех пор, пока не произойдет стабилизация, то есть когда измерения Pmax будут проводиться в течение двух последовательных периодов воздействия не менее 43 кВтч / м2каждый удовлетворял условию (Pmax - Pmin) / P (среднее)<>
Наконец, примечание относительно Руководства по повторному тестированию IECEE. Интересно, что недостаточно четко определено, что можно считать «изменением клеточной технологии» для тонких пленок, что оставляет большую серую область различных интерпретаций и подходов в тех случаях, когда можно заявить о «повышении технологии и эффективности», «стабилизации». улучшение »или« увеличение выходной мощности ». Являются ли эти случаи «изменения в клеточной технологии» и если да, то в какой степени и какие тесты необходимо повторить? Как читается сегодня, Руководство по повторному тестированию оставляет путь для расширения предыдущих сертификаций, набирающих силу (GG gt; 10%), путем простого повторения теста горячей точки.
Примечание 2 цитаты из Руководства по повторному тестированию «… Окончательное испытание на пропитывание светом 10.19 является обязательным для всех испытательных образцов», но на практике оно часто игнорируется тестовыми лабораториями, в результате чего заметно увеличивается мощность, не подвергая испытанию основной аспект тонкого пленочная технология: стабилизация мощности.
Таким образом, испытания, описанные в этой статье, были определены МЭК как минимальные требования к испытаниям производительности, но, как было указано в начале, необходимо также соблюдать требования к конструкции безопасности и испытаниям в
МЭК 61730-1 и МЭК 61730-2. Поскольку производители стремятся быть более конкурентоспособными на рынке, большинство из них работают с органом по сертификации, чтобы доказать, что их модуль прошел беспристрастную, беспристрастную программу испытаний. Если какие-либо изменения происходят во время перепроектирования или их производственных процессов, органы по сертификации используют «согласованную» рекомендацию по повторному тестированию схемы CB IECEEE, чтобы определить, какие тесты следует повторить до продления предыдущих сертификатов. Что касается надежности, то некоторые из них идут на то, чтобы продлить комбинированные программы испытаний надежности внутри и снаружи помещений более чем на один год.
Г-н Риган Арндт является североамериканским менеджером и техническим сертификатором группы TÜV SÜDs Photovoltaic, расположенной во Фремонте, штат Калифорния. Он окончил факультет электроники в Южно-Альбертинском технологическом институте (SAIT) в Калгари, провинция Альберта, Канада, и имеет более чем 15-летний опыт тестирования и сертификации в области фотоэлектрического оборудования, оборудования для информационных технологий, телекоммуникаций и электрического оборудования для измерений, контроля и лабораторное использование. Риган прошел официальное обучение в области фотоэлектрического проектирования и испытаний в Департаменте возобновляемой энергии Пекинской академии наук Китая. С ним можно связаться по адресу rarndt @ tuvam.com.
Доктор инж. Роберт Путо - глобальный директор Photovoltacs в TUV SUD. Он имеет докторскую степень в области электроники в Политехническом университете Турина (Политехнический университет Турина), Италия, а также диплом магистра по управлению международным бизнесом в CEIBS - Шанхай, Китай. Он имеет 15-летний опыт тестирования и сертификации различных электротехнических изделий, в том числе фотоэлектрических. Он также является старшим специалистом по продукции PV в группе TÜV SÜD, имеет статус технического сертификатора для PV и является авторизованным аудитором для лабораторных оценок ISO IEC 17025.
