Източник: несъответствие
Фотоволтаичната (PV) индустрия преживява невероятно бърза трансформация след 2000 г. в резултат на изключителни технологични пробиви, от материалното ниво до производството на мащабни модули.
С очакването, че фотоволтаичната индустрия се развива последователно през следващите години, два основни въпроса привличат вниманието сред пазарните оператори:
1. Какво представлява модул за „добро качество“?
2. Колко „надежден“ ще бъде на полето?
И двамата засега остават без отговор на изчерпателен начин.
Стандартите за PV производителност, описани в тази статия, а именно IEC 61215 (Ed. 2 - 2005) и IEC 61646
(Ed.2 - 2008), задайте специфични тестови последователности, условия и изисквания за квалификацията за проектиране на PV модул.
Счита се, че квалификационната квалификация представлява възможностите за работа на PV модула при продължително излагане на стандартни климатични условия (дефинирани в IEC 60721-2-1). Освен това има няколко други стандарта (IEC 61730-1, IEC 61730-2
и UL1703), които се отнасят до квалификациите за безопасност на модул, но тази област ще бъде разгледана в бъдеща статия.
В областта на сертифицирането квалификацията за дизайн се основава на изпитване на типа съгласно IEC, EN или други национални стандарти.
Струва си да се посочи неуместността на термини като „IEC сертификация“ или „IEC сертификат“, както и рекламата, използваща логото на IEC вместо логото на сертифициращия орган, издал сертификацията. IEC не е орган за сертифициране; Това е съкращението на Международния електротехнически комитет, международна организация по стандартизация.
Когато изпитването на типа се комбинира с периодични фабрични проверки от сертифициращ орган, това представлява основата за сертификатите, издадени от този сертифициращ орган (като по този начин се носи тяхната специална марка / лого).
Това може да представлява до известна степен стандартен критерий за „основно качество“. Въпреки това, терминът „качество“ е твърде общ и често се злоупотребява, ако се основава само на съответствие с IEC.
Друг чувствителен аспект на „качеството“ е „надеждността“ на модула - основна грижа за PV изпълнителите / инвеститорите.
Надеждността нито е дефинирана, нито покрита от съществуващите IEC стандарти. Липсата на стандарти за надеждност отчасти се дължи на факта, че към днешна дата няма достатъчно статистически данни, събрани от фотоволтаичните полета (дори „най-старите“ фотоволтаични инсталации все още трябва да достигнат своя 20/25-годишен живот според гаранцията) ,
Както IEC 61215, така и IEC 61646 ясно посочват, че надеждността не е адресирана в тях, следователно квалификацията за проектиране на тези стандарти не предполага надеждността на PV модула. Следователно, експерти от производители, изпитвателни къщи и органи за стандартизация се обединяват в опит да изработят основата на стандарта за надеждност на фотоволтаичните елементи. Първа чернова трябва да се очаква, надяваме се, че в близко бъдеще.
Гаранцията също е въпрос, достоен за споменаване. Честа практика е на пазара да се продават / купуват фотоволтаични модули, обхванати от 20+ годишна гаранция. Предполага се, че гаранцията покрива безопасната експлоатация (без електрически, топлинни, механични и пожарни опасности) и приемливо ниво на работа, т.е. ограничено влошаване на изходната мощност (повечето декларират 1% загуба на Pmax годишно).
След изясняване на общия обхват на приложение и ограниченията по отношение на качеството на IEC 61215/61646, по-долу е дадено общо описание на тестовете, подчертавайки тези от основно значение за кристалния силиций (c-Si) и тънкослойните фотоволтаични модули. Докато IEC 61215 е проектиран въз основа на солидни познания за основните съществуващи технологии на кристален силиций, IEC 61646 се основава главно на технологията на аморфния силиций (a-Si). Следователно, сравнително новите технологии като CIGS, CdTe и др., Представящи особено поведение и чувствителност към излагане на светлина и топлинни ефекти, изискват особено внимание и съображения по време на изпитването.
Разликите в двата стандарта ще бъдат посочени в курсив.
И двата стандарта изискват пробите за тестване да се вземат произволно от производствена партида в съответствие с IEC 60410.
Модулите трябва да бъдат произведени от определени материали и компоненти и да бъдат подложени на процесите за осигуряване на качество на производителя. Всички проби трябва да бъдат пълни с всеки детайл и да бъдат снабдени с инструкциите за монтаж / монтаж на производителя.
Фигура 1 описва естеството на тестовете.
Общият подход на двата стандарта може да бъде обобщен в:
Определете „основни зрителни дефекти.”
Определете „/ неКритерии.
Doпървоначални тестовена всички проби.
Групови пробида се подложитестови последователности.
Doслед тестове след единични тестове, итестови последователности(IEC 61215).
Правете след тестове след единични тестове, иокончателно леко накисване след тестови последователности(IEC 61646).
Потърсете „основни зрителни дефекти" ипроверете „преминаване / неуспех“критерии.
Фигура 1
Различните проби преминават паралелно през различни тестови последователности, както е показано на фигури 2 и 3.
Фигура 2: Последователност на теста за квалификация (IEC 61215)
Фигура 3: Последователност на теста (IEC 61646)
Пет „големи зрителни дефекти“ са дефинирани в IEC 61215, докато в IEC 61646 има шест(курсивите са разликите в IEC 61646):
а) счупени, напукани или скъсани външни повърхности, включително суперстрани, основи, рамки и разклонителни кутии;
б) огънати или неправилно подравнени външни повърхности, включително суперстрани, субстрати, рамки и разклонителни кутии до степен, че инсталацията и / или работата на модула би била нарушена;
в) пукнатина в клетка, чието разпространение може да премахне повече от 10% от площта на тази клетка от електрическата верига на модула;
в) празнини или видима корозия на някой от тънките филмови слоеве на активната верига на модула, простиращи се над повече от 10% от всяка клетка; (IEC 61646)
г) мехурчета или отлагания, образуващи непрекъснат път между която и да е част от електрическата верига и ръба на модула;
д) загуба на механична цялост до степента, в която инсталацията и / или работата на модула би била нарушена;
е) Маркировките на модулите (етикетът) вече не са прикрепени или информацията е нечетлива. (IEC 61646)
Наред с 6 оперативни критерия „преминаване / неуспех“:
а) деградацията на максималната изходна мощност не надвишава предписаната граница след всяко изпитване, нито 8% след всяка изпитвателна последователност;
а) след окончателното накисване на светлината, максималната изходна мощност при STC е не по-малка от 90% от минималната стойност, посочена от производителя. (IEC 61646)
б) нито една проба не е показала отворена верига по време на тестовете;
в) няма визуални доказателства за големи дефекти;
г) изискванията за изпитване за изолация са изпълнени след изпитванията;
д) изискванията за изпитване на тока на мокро изтичане са изпълнени в началото и в края на всяка последователност и след изпитването на влажна топлина;
е) са изпълнени специфични изисквания на отделните тестове.
Ако две или повече проби не отговарят на някой от тези критерии за изпитване, дизайнът се счита за неуспешен. Ако една проба не успее да извърши тест, други две проби преминават през цялата съответна тестова последователност от самото начало. Ако една или и двете от тези нови проби също се провалят, дизайнът се счита, че не отговаря на изискванията за квалификация. Ако и двете проби преминат тестовата последователност, се счита, че дизайнът отговаря на квалификационните изисквания.
Забележка:Някои откази, въпреки че са на единична извадка, могат да бъдат показател за сериозни дизайнерски проблеми, изискващи анализ на грешки и преглед на проекта, за да се избегнат връщания от полето (проблем с надеждността). В такива случаи лабораторията трябва да спре тестовата последователност и да покани производителя да извърши подробен анализ на отказа, да идентифицира първопричината и да предприеме необходимите коригиращи действия, преди да представи модифицираните проби за повторно тестване.
Разликата в точка а) между IEC 61215 и IEC 61646 относно разграждането на Pmax си струва да се коментира.
В IEC 61215, разграждането на Pmax не трябва да бъде повече от 5% от първоначалния Рмакс, измерен в началото на всеки един тест, и не повече от 8% след всяка тестова последователност.
В IEC 61646 има два основни елемента:
1. Определение на минимален Pmax (извлечен от маркирания Pmax ± t (%) на етикета, където t (%) показва производствения толеранс).
2. Всички проби се подлагат на леко накисване и трябва да показват краен Pmax ≥ 0,9 x (Pmax - t (%)).
С други думи, IEC 61646 изоставя критерия за деградация на Pmax след единичните тестове (-5%) и тестовите последователности (-8%), използвани в IEC 61215, и вместо това разчита на проверка на разграждането на Pmax във връзка с мощността на мощността след всички тестове са завършени и пробите са напоени с лекота.
Друга разлика е, че IEC 61215 изисква всички проби да бъдат предварително кондиционирани чрез излагането им (с отворена верига) на общо 5,5 kWh / m2.
В IEC 61646 няма изискване с цел да се избегнат специфичните ефекти, които предварителната подготовка може да има върху различни тънкослойни технологии. Някои тънкослойни технологии са по-чувствителни към разрушаване, предизвикано от светлина, докато други са по-чувствителни към тъмни топлинни ефекти. Следователно първоначалните тестове биха били нехомогенен подход за оценка на промените чрез тестовите последователности. Вместо това IEC 61646 изисква окончателно накисване на светлината върху всички проби след последователностите на околната среда и за контролната проба и измерване на крайния Pmax, за да се прецени дали разграждането е приемливо с оглед на номиналната минимална стойност на Pmax.
Тук следва кратко описание на тестовете.(Разликите в IEC 61646 ще бъдат посочени с курсив.)
Визуален преглед: обикновено е диагностична проверка.
Целта е да се открият някои от дефинираните по-горе „големи зрителни дефекти“ чрез проверка на модула в добре осветена зона (1000 лукса).
Той се повтаря многократно през всички тестови последователности и се провежда повече от всеки друг тест.
Максимална мощност (Pmax): обикновено е параметър за ефективност.
Освен това се изпълнява няколко пъти преди и след различните тестове за околната среда. Може да се изпълнява или със симулатор на слънце, или на открито.
Въпреки че стандартът дава възможност за извършване на тест за диапазон от температури на клетките (25 ° C до 50 ° C) и нива на облъчване (700 W / m2 до 1100 W / m2), често срещана практика сред PV лабораториите са да го извършват при така наречените стандартни условия за изпитване (STC). По дефиниция STC съответства на: 1000 W / m2, температура на клетката 25 ° C, с референтно слънчево спектрално облъчване, наречено Air Mass 1.5 (AM1.5), както е дефинирано в IEC 60904-3.
Повечето лаборатории използват тестване на закрито със слънчеви симулатори, имащи спектър възможно най-близък до AM1.5. Характеристиките и отклоненията на слънчевия симулатор от стандартните AM1.5 могат да бъдат класифицирани съгласно IEC 60904-9. Много доставчици на слънчеви симулатори предлагат системи, класифицирани по възможно най-високата оценка: AAA, където първата буква показва качеството на спектъра, втората буква; равномерността на облъчването върху тестовата зона и третата буква; временната стабилност на облъчването. Класификацията на слънчевите симулатори може да бъде намерена в IEC 60904-9: 2007.
Забележка:Самодекларациите от доставчиците не представляват непременно доказателство за проследяемостта на измерванията към
Световна PV скала.
Правилното и проследимо Pmax измерване до световната PV скала е от критично значение. Това не само е един от критериите за преминаване / отказ, но измерените стойности могат да бъдат използвани и от крайните потребители като индикатор за производителност за оценяване на производителността на мощността.
И двата стандарта задават няколко изисквания за точност за измерване на температура, напрежение, ток и облъчване.
Важно е да се отбележи, че необходимата повторяемост за измерването на мощността в IEC 61215 е само ± 1%.
В IEC 61646 не се споменава такова изискване, вероятно поради известните проблеми с „нестабилността“ и „повторяемостта“ на различните тънкослойни технологии. Вместо това IEC 61646 има обща препоръка:
„Трябва да се положат всички усилия, за да се гарантира, че измерванията на върхова мощност се извършват при сходни условия на работа, тоест да се намали до минимум степента на корекцията, като се направят всички измервания на върхова мощност на определен модул при приблизително една и съща температура и облъчване.“
Друг важен фактор, допринасящ за точността на измерването на Pmax, особено за тънкослойни, е спектралното несъответствие между референтните клетки, използвани от лабораторията, и специфичната тествана технология.
Изолационно съпротивление: е тест за електрическа безопасност.
Целта е да се определи дали един модул има достатъчна електрическа изолация между своите тоководещи части и рамката (или външния свят). Диелектричен изпитател за сила се използва за прилагане на източник на постоянен ток до 1000 V плюс два пъти максималното напрежение на системата. След изпитването не трябва да има пробив или проследяване на повърхността. За модули с площ по-голяма от 0,1 m2, съпротивлението не трябва да бъде по-малко от 40 MΩ за всеки квадратен метър.
Тест за мокър ток за изтичане: също е тест за електрическа безопасност.
Целта е да се оцени изолацията на модула срещу проникване на влага при мокри условия на работа (дъжд, мъгла, роса, разтопен сняг), за да се избегне корозия, повреда на земята и по този начин опасност от токов удар.
Модулът е потопен в плитък резервоар до дълбочина, покриваща всички повърхности, с изключение на кабелни входове на разклонителни кутии, които не са проектирани за потапяне (по-ниска от IPX7). Тестово напрежение се прилага между късите изходни конектори и разтвора на водна баня до максималното системно напрежение на модула за 2 минути.
Изолационното съпротивление трябва да бъде не по-малко от 40 MΩ за всеки квадратен метър за модули с площ по-голяма от 0,1 m2.
Важно е да се знае, че съединителните съединители трябва да бъдат потопени в разтвора по време на изпитването и това, когато неправилна конструкция на съединителя може да бъде причина за важен резултат на FAIL.
Забележка:Провалът на теста за ток на мокро изтичане поради повредени конектори не е рядко събитие и като такъв определено представлява реална опасност за операторите на полето. Няма IEC стандарт за адресиране на PV конектори, но има хармонизиран европейски стандарт (EN 50521). Сертифицираните съединители по EN 50521 са преминали през тежки тестове, включително термични цикли (200) и влажна топлина (1000 часа) и могат да бъдат използвани като критерий за избор на доставчици. Тестът с модула обаче ще има последната дума. Да следите внимателно конекторите, доставени с разклонителните кутии е деликатна задача за производителите на PV модули. „Лесната“ смяна на доставчиците на конектори с различен дизайн може да представлява основен риск за изпитване на ток на мокър теч.
Тестът за ток на мокър теч е класифициран като един от най-повтарящите се повреди по време на квалификацията на PV в изпитвателните лаборатории. Когато повредата не се дължи на проблем със съединителя (както бе споменато по-горе), повредата най-вероятно ще се случи след теста на влажната топлина и / или теста за замразяване на влажност за модули, които имат проблеми с процесите на ламиниране и запечатване на ръба по време на производството.
Температурни коефициенти: е параметър за ефективност.
Целта е да се определят температурните коефициенти на тока на късо съединение Isc (α), напрежението в отворена верига Voc (β)
и максимална мощност (Pmax) (δ) от измерванията на модула. Така определените коефициенти са валидни само при облъчването, при което са направени измерванията (т.е. при 1000 W / m2за повечето лаборатории, използващи слънчевия симулатор).
За модули с известна линейност за определен диапазон на облъчване съгласно IEC 60891 изчислените коефициенти могат да се считат за валидни за този диапазон на облъчване.
IEC 61646 е по-предпазлив и прави допълнителна забележка по отношение на тънкослойните модули, чиито температурни коефициенти могат да зависят от облъчването и топлинната история на модула ... Но от гледна точка на изпитването, полето за изпитване на температурния коефициент просто се поставя под първа тестова последователност на лявата ръка (фиг. 3). „Историята на облъчване и топлинна енергия“ на тази проба се състои просто от „пътуването“, необходимо за достигане до лабораторията, от условията на околната среда, при които се съхранява, от първоначалните тестове и накрая от изпитването на външна експозиция (60 kWh / m2).
За измерване се използват два метода със соларни симулатори:
1. по време на нагряване на модула или
2. охлаждане на модула;
през интервал от 30 ° C (например,25 ° C - 55 ° C) и на всеки интервал от 5 ° C слънчевият симулатор извършва IV измерване (Isc, Voc, Pmax не се отразяват, а се измерват по време на IV почистване), включително Isc, Voc и Pmax.
Стойностите на Isc, Voc и Pmax са представени като функции на температурата за всеки набор от данни. Коефициентите α, β и δ се изчисляват от наклоните на правите с най-малко квадратчета прави за трите изобразени функции
Като се има предвид определено ниво на облъчване, трябва да се отбележи, че β (за Voc) и δ (за Pmax) са двата най-чувствителни към температурни промени. И двамата имат знак "-", което означава, че Voc и Pmax намаляват с повишаване на температурата, докато α (за Isc) има знак "+", макар и с много по-малка стойност от β и δ. И трите коефициента могат да бъдат изразени като относителни проценти, като се разделят изчислените α, β и δ на стойностите на Isc, Voc и Pmax при 25 ° C (1000 W / m2).
Температурните коефициенти са параметри на производителността, често използвани от крайните потребители за симулиране на енергийните добиви на модулите в горещ климат. Човек трябва да помни, че те са валидни при 1000 W / m2ниво на облъчване, използвано в лабораторията, освен ако не е доказана линейността на модула при различни нива на облъчване.
Номинална температура на работната клетка (NOCT): е параметър за ефективност.
NOCT е дефиниран за модул с отворен багажник в следната стандартна референтна среда:
ъгъл на наклона: 45 ° от хоризонталата
общо облъчване: 800 W / m2
температура на околната среда: 20 ° C
скорост на вятъра: 1 m / s
без електрическо натоварване: отворена верига
NOCT може да се използва от дизайнера на системата като ръководство за температурата, при която даден модул ще работи в полето и следователно е полезен параметър при сравняване на производителността на различни конструкции на модулите. както и да е
действителната работна температура е в пряка зависимост от монтажната конструкция, облъчването, скоростта на вятъра, околната температура, отраженията и емисиите от земята и близките предмети и т.н.
Така нареченият „основен метод“ за определяне на NOCT е метод за измерване на открито, използван както от IEC 61215, така и от IEC 61646 и е универсално приложим за всички PV модули. В случай на модули, които не са проектирани за монтиране на отворени стелажи, основният метод може да се използва за определяне на средната равновесна температура на свързване на слънчевите клетки, като модулът е монтиран, както е препоръчано от производителя.
Настройката за изпитване изисква регистриране на данни и избор за облъчване (пиронаметър), околна температура (температурни сензори), температура на клетката (термодвойки, прикрепени от задната страна на модула, съответстващи на двете централни клетки), скорост на вятъра (сензор за скорост) и посока на вятъра (сензор за посока). Всички тези количества трябва да бъдат в определени интервали, за да бъдат приемливи за изчисляване на NOCT.
За изчисляването на крайния NOCT се използва минимален набор от 10 приемливи данни, взети както преди, така и след „слънчев обед“.
Външна експозиция: е тест за облъчване.
Целта е предварителна оценка на способността на модула да издържа на излагане на външни условия. Тя обаче включва само експозиция за общо 60 кВтч / м2което е доста кратък период от време, за да се правят каквито и да било преценки за живота на модула.
От друга страна, този тест може да бъде полезен показател за възможни проблеми, които може да не бъдат открити от другите лабораторни тестове.
IEC 61215 изисква деградация на максимална мощност (Pmax) да не надвишава 5% от първоначалната стойност.
IEC 61646 изисква максималната мощност (Pmax) да не бъде по-ниска от надписаното „Pmax - t%.“
Докато предварително кондиционирани c-Si модули съгласно IEC 61215 (5.5 kWh / m2) не показват критичност с този тест, някои тънкослойни технологии могат да изпитат повече проблеми. Причината може да се обясни с факта, че в IEC 61646 измереният Pmax след експозиция от 60 kWh / m2 трябва да бъде по-висок от маркираното „Pmax - t% от производителя. Тази една проба е под първата изпитвателна последователност, където единствената „история“ са първоначалните тестове и външната експозиция за общо 60 кВтч / м2 при различни климатични условия за 24 часа в зависимост от местоположението на лабораторията. Добро познаване на технологията, която се тества от производителя, по отношение на деградация, предизвикана от светлина, чувствителност към топлина, влага и т.н., е от съществено значение за правилното определяне на номиналния Pmax и преминаване на теста.
Издръжливост на горещи точки: е термичен / диагностичен тест.
Целта е да се определи способността на модула да издържа на локализирано нагряване, причинено от напукани, несъответстващи клетки, откази във взаимовръзката, частично засенчване или замърсяване.
Загряването с гореща точка възниква, когато работният ток на модула надвишава намаления ток на късо съединение на дефектна (или в сянка) клетка (и). Това ще принуди клетката (ите) да се обърне в състояние на обратен отклонение, когато се превърне в товар, който разсейва топлината. Сериозните феномени на горещи точки могат да бъдат толкова драматични, колкото открити изгаряния на всички слоеве, напукване или дори счупване на стъклото. Важно е да се отбележи, че дори при по-тежки условия на гореща точка, с намесата на байпасния диод, част (известна също като низ) на модула е изключена, което води до чувствителен спад на мощността на модула.
Подходът за симулиране на реалистични условия на горещи точки на съответната клауза 10.9 в IEC 61215 постоянно се обсъжда.
Добре е прието от основните лаборатории за изпитване, че настоящата версия на метода на гореща точка не представлява, нито е в състояние да представи реална ситуация с горещи точки. Разработен е подобрен метод за горещи точки в рамките на TC82 на IEC и се очаква да стане нормативен с 3-тетатаиздание на IEC 61215 през 2010 г. Някои тестови лаборатории са решили вече да използват подобрения метод.
Допълнителна информация и подробности ще бъдат предоставени в бъдеща статия.
Въпреки че статистическите данни за степента на отказ в различните лаборатории могат да се различават, горещата точка все още се оказва сред 5-те най-чести повреди както за c-Si, така и за тънкослойни модули.
Байпасен диод: е термичен тест.
Байпасният диод е много важен аспект на дизайна на модула. Това е критичен компонент, определящ топлинното поведение на модула при горещи точки и следователно също пряко влияе върху надеждността в полето.
Методът на изпитване изисква прикрепване на термодвойка към тялото на диода (ите), загряване на модула до 75 ° С ± 5 ° С и прилагане на ток, равен на тока на късо съединение Isc, измерен при STC за 1 час.
Измерва се температурата на всяко тяло на байпасния диод (Tcase) и се изчислява температурата на съединението (Tj)
използвайки формула, използваща спецификациите, предоставени от производителя на диода (RTHjc=константа, осигурена от производителя на диоди, отнасяща се Tj към Tcase, обикновено конструктивен параметър и UD=диодно напрежение, ID=диоден ток).
Тогава токът се увеличава до 1,25 пъти тока на късо съединение на модула Isc, измерен в STC за още един час, като се поддържа температурата на модула при същата температура.
Диодът все още работи.
Провалите в тестовете на байпасния диод все още се случват с определена честота, причинени или от превишаване от производителя на диода, или от неправилна електрическа конфигурация по отношение на Isc на модула от производителя на модула.
В повечето случаи байпасните диоди се доставят като вградени компоненти в разклонителната кутия на целия подкомплект (разклонителна кутия + кабел + конектор). Ето защо е от изключително значение да се гарантира, че този малък компонент е внимателно проверен по време на контрола на входящите стоки от производителя на модула.
UV предварителна подготовка: е тест за облъчване.
Целта е да се идентифицират материали, които са податливи на ултравиолетово (UV) разграждане преди да се проведат тестовете за термичен цикъл и замръзване.
IEC 61215 изисква модулът да бъде подложен на общо UV лъчение от 15 kWh / m2в (UVA + UVB) региони
(280 nm - 400 nm), с най-малко 5 kWh / m2, т.е. 33% в UVB областта (280 nm - 320 nm), като същевременно се поддържа модулът при 60 ° C ± 5 ° C.
(IEC 61646 изисква UVB част от 3% до 10% от общото UV облъчване). Това изискване вече е хармонизирано и за IEC 61215 с лист за решение на CTL n. 733 в рамките на IECEE CB Схема.
Един критичен аспект на настройката на UV камерите е калибрирането на UVA и UVB сензори, гарантиращи проследяемост и при работни температури от 60 ° C ± 5 ° C, докато все още работят правилно през дългите времена на излагане в горещите UV камери.
Много ниската степен на отказ на теста за излагане на UV в PV лаборатории може да се обясни със сравнително ниското количество на ултравиолетовото облъчване в сравнение с реалните експозиции по време на живота на модула.
Термично колоездене TC200 (200 цикъла): е екологичен тест.
Този тест има за цел да симулира топлинни натоварвания върху материалите в резултат на промени в екстремни температури. Най-често запоените връзки се предизвикват във вътрешността на ламината поради различните коефициенти на термично разширение на различните капсулирани материали. Това може да доведе до повреда за големи дефекти, за деградация на Pmax, прекъсване на електрическата верига или тест за изолация.
IEC 61215 изисква впръскване на ток в рамките на ± 2% от тока, измерен при максимална мощност (Imp), когато температурата на модула е над 25 ° C.
За IEC 61646 няма инжектиране на ток, но непрекъснатостта на електрическата верига трябва да се следи (би било достатъчно малко съпротивително натоварване).
Модулът се подлага на температурните граници на цикличната температура от –40 ° C ± 2 ° C и °85 ° C ± 2 ° C с профила на фигура 4.
Степента на отказ на TC200 може да достигне 30-40%. Ако в комбинация с Damp Heat, в някои лаборатории и двете могат да представляват повече от 70% от общите повреди на c-Si модулите.
Степента на отказ на TC200 е по-ниска при тънкослойните, но все пак си заслужава вниманието на производителите.
Без влажност: е екологичен тест.
Целта е да се определи способността на модула да издържа на влиянието на високите температури, комбинирани с влажност, последвани от изключително ниски температури.
Модулът се подлага на 10 пълни цикъла според хармонизирания профил на фигура 5 (IEC 61646).
Относителна влажност изискване RH=85% ± 5% се прилага само при 85 ° C.
След този тест модулът се оставя да почива между 2 и 4 часа преди визуалния преглед, измерват се максималната изходна мощност и изолационното съпротивление.
Степента на отказ от този тест остава в границите 10-20%.
Здравост на терминациите: е механичен тест.
За да определите здравината на крайните модули, които могат да бъдат проводници, летящи проводници, винтове или както в повечето случаи, PV конектори (тип C). Терминациите преминават през стрес-тест, който симулира нормалното сглобяване и управление чрез различни цикли и нива на якост на опън и извиване и въртящ момент, както е посочено в друг стандарт, IEC 60068-2-21.
Влага-топлина DH1000 (1000 часа): е екологичен тест.
Целта е да се определи способността на модула да издържа на дългосрочно излагане на проникване на влажност чрез прилагане на 85 ° С ± 2 ° С с относителна влажност 85% ± 5% за 1000 часа.
DH1000 е най-„злокачественият“ и в най-горния списък на степента на отказ в някои лаборатории, представляващ до 40-50% от общите повреди на c-Si модулите. Подобни проценти на откази могат да се наблюдават и при DH1000 също и при тънкослоен.
Тежестта на този тест особено оспорва процеса на ламиниране и запечатването на ръба от влажност. Важни отлагания и корозия на частите на клетката могат да се наблюдават в резултат на проникване на влажност. Дори в случай на големи дефекти, открити след DH1000, модулът е стресиран до степен, че става „крехък“ за последващия тест за механично натоварване.
Механичен тест за натоварване
Този тест за натоварване е да изследва способността на модула да издържа на вятър, сняг, статични или ледени натоварвания.
Механичното натоварване идва след Damp Heat и следователно се извършва върху проба, която е била подложена на силен екологичен стрес.
Най-критичният аспект на този тест е свързан с монтажа на модула съгласно инструкциите за монтаж на производителя, т.е. използване на предвидените точки за фиксиране на модула върху монтажната конструкция с предвиденото междустояние между тези точки и използване на подходящи аксесоари за монтаж , ако има такива (гайка, болтове, скоби и т.н.).
Определени случаи на модули с голяма площ и без рамки с тънък филм са от критично значение по отношение на горните условия.
Ако не се внимава по отношение на правилния монтаж, остава въпросът дали повредата е причинена поради структурни проблеми или поради неподходяща техника на монтаж.
Друг аспект, който трябва да се вземе предвид, е равномерността на приложеното натоварване върху повърхността на модула. Стандартите изискват натоварването да се прилага „постепенно, еднакво“, без да се уточнява как да се проверява еднаквостта.
Прилага се 2400 Ра (което се равнява на налягане на вятъра от 130 км / час) за 1 час върху всяко лице на модула.
Ако модулът трябва да бъде квалифициран да издържа на големи натрупвания от сняг и лед, натоварването, прилагано върху предната част на модула през последния цикъл на този тест, се увеличава от 2400 Па на 5,400 Па.
В края не трябва да има големи зрителни дефекти, да не се открива прекъсващ отворен кръг по време на изпитването. Също така Pmax (само за IEC 61215) и устойчивостта на изолация се проверяват след този тест.
Удар от градушка: е механичен тест.
За да се провери дали модулът е в състояние да издържи на въздействието на градушки, които са при температура от ~ -4 ° C. Изпитвателното оборудване е уникален изстрелващ механизъм, способен да задвижва различни тежести на ледени топки с определените скорости, така че да удря модула на 11 зададени ударни места + / - 10 mm отклонение на разстоянието. (Маса 1)
Времето между изваждането на ледената топка от контейнера за студено съхранение и въздействието върху модула не трябва да надвишава 60 s.
Доста често срещана практика е използването на топки с лед 25 mm / 7.53 g.
След теста трябва да се провери дали има големи дефекти, причинени от градушките, а също така се проверява Pmax (само за IEC 61215) и устойчивост на изолация.
Лабораторната статистика показва много ниска степен на отказ за този тест.
Леко накисване: облъчване(приложимо само за тънкослойни IEC 61646)
Това е критичен пасаж за окончателната присъда за пропуск / провал на тънкослойни модули. Целта е да се стабилизират електрическите характеристики на тънкослойните модули чрез продължително излагане на облъчване след приключване на всички изпитвания преди проверка на Pmax спрямо минималната стойност, обозначена от производителя.
Тестът може да се извърши при естествена слънчева светлина или под соларен симулатор в стационарно състояние.
Модулите, при резистивно натоварване, се поставят под облъчване между 600 - 1000 W / m2 в температурен диапазон от 50 ° C ± 10 ° C, докато не настъпи стабилизация, което е, когато измерванията на Pmax от два последователни периода на експозиция на поне 43 кВтч / м2всеки отговаря на условието (Pmax - Pmin) / P (средно)<>
И накрая, бележка относно насоките за повторно тестване на IECEE. Интересното е, че не е добре дефинирано какво може да се счита за „промяна в клетъчната технология“ за тънкослойните, като по този начин се оставя голяма сива зона на различни интерпретации и подходи в случаите, когато може да се заяви „подобряване на технологията и ефективността“, „стабилизация подобрение “или„ увеличаване на изходната мощност “. Това ли са случаи на „промяна в клетъчната технология“ и ако да, в каква степен и какви тестове трябва да се повторят? Както се чете днес, Ръководството за повторно тестване оставя път към разширяване на предишните сертификати с увеличаване на мощността (GG gt; 10%), като просто повтори теста за горещи точки.
Бележка 2 от ръководството за повторно тестване „… Окончателното леко накисване 10.19 тест е задължително за всички тестови проби“, но на практика често се игнорира от тестовите лаборатории в резултат на разширяване на разумно увеличена мощност, без да се подлага на тест основния аспект на тънката -филм технология: стабилизация на мощността.
В обобщение, тестовете, описани в тази статия, бяха определени от IEC като минимални изисквания за изпитване на ефективността, но както беше посочено в началото, трябва също така да се спазват изискванията за дизайн и изисквания за безопасност в
IEC 61730-1 и IEC 61730-2. Тъй като производителите се стремят да бъдат по-конкурентоспособни на пазара, повечето работят с сертифициращ орган, за да докажат, че техният модул е преминал безпристрастна, безпристрастна тестова програма. Ако се появят някакви промени по време на препроектиране или производствените им процеси, сертифициращите органи използват „хармонизираната“ насока за повторно тестване на IECEE CB Scheme, за да определят какви тестове да повторят преди разширяването на предишни сертификати. Що се отнася до надеждността, някои стигат дотам, че провеждат разширение на комбинирани програми за тестване на закрито и на открито, по-голямо от една година.
Г-н Регън Арнд е северноамерикански мениджър и технически сертификат за фотоволтаичен екип на TÜV SÜDs, разположен във Фремонт, Калифорния. Завършил е инженерно електроника в Южния технологичен институт на Алберта (SAIT) в Калгари, Алберта, Канада и има над 15-годишен опит в тестване и сертифициране в областта на фотоволтаиката, оборудването за информационни технологии, телекомуникациите и електрическото оборудване за измерване, контрол и лабораторно използване. Регън получи официално обучение за фотоволтаичен дизайн и тестване в Пекинската китайска академия на науките, отдел за възобновяема енергия. Той може да се намери на rarndt @ tuvam.com.
Д-р инж. Робърт Путо е глобален директор на Photovoltacs в TUV SUD. Притежава докторска степен по електронно инженерство от Политехническо ди Торино (Политехнически университет в Торино), Италия и магистърска степен по Международен бизнес мениджмънт от КРИБ - Шанхай, Китай. Има 15 години опит в тестване и сертифициране на различни електрически продукти, включително фотоволтаици. Той също така действа като PV старши специалист по продукти в групата на TÜV SÜD, има статут на технически сертификат за PV и е оторизиран одитор за лабораторни оценки по ISO IEC 17025.