Izvor: incompliancemag
Industrija fotonaponskih sustava (PV) doživjela je nevjerojatno brzu transformaciju nakon 2000. godine kao rezultat izvanrednih tehnoloških probijanja, od razine materijala do proizvodnje velikih modula.
S obzirom da se očekuje da će se PV industrija dosljedno razvijati u narednim godinama, dva glavna pitanja privlače pažnju tržišnih operatora:
1. Što predstavlja modul "dobre kvalitete"?
2. Koliko će „pouzdan“ biti na terenu?
Oboje za sada ostaju bez odgovora na sveobuhvatan način.
Radni PV standardi opisani u ovom članku, naime IEC 61215 (izd. 2 - 2005) i IEC 61646
(Ed.2 - 2008), postavili su specifične ispitne sekvence, uvjete i zahtjeve za kvalifikaciju dizajna PV modula.
Smatra se da dizajnerska kvalifikacija predstavlja sposobnost performansi PV modula u produljenom izlaganju standardnim klimama (definiranim u IEC 60721-2-1). Pored toga, postoji još nekoliko standarda (IEC 61730-1, IEC 61730-2
i UL1703) koji se odnose na sigurnosne kvalifikacije modula, ali ovo će se područje baviti u budućem članku.
U području certifikacije kvalifikacija dizajna temelji se na ispitivanju tipa prema IEC, EN ili drugim nacionalnim standardima.
Vrijedno je istaknuti neprimjerenost izraza kao što je "IEC certifikacija" ili "IEC certifikat", kao i oglašavanje pomoću IEC logotipa umjesto logotipa tijela za certificiranje koje je izdalo certifikat. IEC nije certifikacijsko tijelo; to je skraćenica za Međunarodni elektrotehnički odbor, međunarodnu organizaciju za standardizaciju.
Ako se ispitivanje tipa kombinira s periodičnim tvorničkim pregledima od strane certifikacijskog tijela, to predstavlja osnovu za certifikate koje je izdalo to certifikacijsko tijelo (tako noseći njihovu posebnu oznaku / logotip).
To može u određenoj mjeri predstavljati standardni kriterij "osnovne kvalitete". No, izraz "kvaliteta" previše je općenit i često se koristi ako se temelji samo na IEC sukladnosti.
Drugi osjetljivi aspekt "kvalitete" je "pouzdanost" modula - glavna briga za izvođače / investitore PV-a.
Pouzdanost nije definirana niti obuhvaćena postojećim IEC standardima. Nedostatak standarda pouzdanosti djelomično je posljedica činjenice da do danas nema dovoljno statističkih podataka prikupljenih iz PV polja (čak i "najstarije" PV instalacije i dalje moraju doseći svoj 20/25-godišnji vijek prema garanciji) ,
Ali IEC 61215 i IEC 61646 jasno navode da pouzdanost nije navedena u njima, stoga kvalifikacija dizajna prema tim standardima ne podrazumijeva pouzdanost PV modula. Stoga se stručnjaci proizvođača, ispitivačkih kuća i tijela za standardizaciju okupljaju u nastojanju da razrade osnovu za standard pouzdanosti na PV-u. Prvi nacrt za očekivati je, nadamo se, u skoroj budućnosti.
Jamstvo je također pitanje vrijedno spomena. Uobičajena je praksa na tržištu prodaje / kupnja PV modula pokrivenih 20-godišnjim jamstvom. Jamstvo treba pokrivati siguran rad (nema električne, toplinske, mehaničke i opasnosti od požara) i prihvatljivu razinu performansi, tj. Ograničenu degradaciju izlazne snage (većina prijavljuje gubitak od 1% Pmax godišnje).
Nakon što su razjašnjeni opći opseg primjene i ograničenja u pogledu kvalitete IEC 61215/61646, u nastavku je dat opći opis testova, ističući ona od najveće važnosti za kristalni silicij (c-Si) i tankoslojne fotonaponske module. Dok je IEC 61215 dizajniran na temelju čvrstog poznavanja glavnih postojećih tehnologija kristalnog silicija, IEC 61646 se uglavnom temeljio na tehnologiji amorfnog silicija (a-Si). Stoga relativno nove tehnologije poput CIGS-a, CdTe-a itd. Koje predstavljaju posebno ponašanje i osjetljivost na izlaganje svjetlu i toplinske efekte, zahtijevaju posebnu opreznost i obzirnost tijekom ispitivanja.
Razlike u dva standarda bit će istaknute kurzivnim tekstom.
Oba standarda zahtijevaju da se uzorci za ispitivanje uzimaju nasumično iz proizvodne serije u skladu s IEC 60410.
Moduli se moraju proizvesti od određenih materijala i komponenata i podvrgnuti proizvodnim postupcima osiguranja kvalitete. Svi uzorci moraju biti potpuni u svim detaljima i isporučeni s proizvođačkim uputama za ugradnju / ugradnju.
Slika 1 opisuje prirodu testova.
Opći pristup oba standarda može se sažeti u:
Definirati "velike oštećenja vida.”
Definirati "zadovoljava / ne zadovoljava"Kriteriji.
Činipočetni testovina svim uzorcima.
Grupni uzorcipodvrgnuti senizovi ispitivanja.
Činipostavljati testove nakon pojedinačnih testova, inizovi ispitivanja(IEC 61215).
Obavljajte testove nakon pojedinačnih testova, ikonačno lagano namakanje nakon ispitnih sekvenata(IEC 61646).
Potražite "velike vizualne nedostatke"Ipotvrdite "pass / fail"kriteriji.
Slika 1
Različiti uzorci paralelno prolaze kroz različite sekvence ispitivanja, kao što je prikazano na slikama 2 i 3.
Slika 2: Slijed provjere kvalifikacije (IEC 61215)
Slika 3: Redoslijed ispitivanja (IEC 61646)
Pet „glavnih oštećenja vida“ definirano je u IEC 61215, dok ih je šest u IEC 61646(razlike u kurzivu označene su s italiciziranom oznakom IEC 61646):
a) slomljene, napukle ili oštećene vanjske površine, uključujući superstrate, podloge, okvire i razvodne kutije;
b) savijene ili neusklađene vanjske površine, uključujući supstrate, podloge, okvire i spojne kutije u mjeri u kojoj bi se umanjila ugradnja i / ili rad modula;
c) pukotina u ćeliji čija bi širenja mogla ukloniti više od 10% površine te ćelije iz električnog kruga modula;
c) praznine u ili vidljiva korozija bilo kojeg od tankih filmskih slojeva aktivnog kruga modula, koji se protežu na više od 10% bilo koje ćelije; (IEC 61646)
d) mjehurići ili odvajanja tvoreći kontinuiranu putanju između bilo kojeg dijela električnog kruga i ruba modula;
e) gubitak mehaničke cjelovitosti, u mjeri u kojoj bi se umanjila ugradnja i / ili rad modula;
f) Oznake modula (naljepnica) više nisu pričvršćene ili su informacije nečitljive. (IEC 61646)
Uz 6 operativnih kriterija „proći / odustati“:
a) degradacija najveće izlazne snage ne prelazi propisanu granicu nakon svakog ispitivanja niti 8% nakon svakog pokusnog niza;
a) nakon posljednjeg namakanja svjetlost, najveća izlazna snaga na STC nije manja od 90% minimalne vrijednosti koju je odredio proizvođač. (IEC 61646)
b) nijedan uzorak nije pokazao otvoreni krug tijekom ispitivanja;
c) nema vizualnih dokaza većih nedostataka;
d) zahtjevi ispitivanja izolacije su ispunjeni nakon ispitivanja;
e) zahtjevi ispitivanja ispitivanja struje vlažne curenja su ispunjeni na početku i na kraju svakog slijeda i nakon pokusa vlažne topline;
f) posebni zahtjevi pojedinih testova su ispunjeni.
Ako dva ili više uzoraka ne ispunjavaju nijedan od ovih kriterija ispitivanja, smatra se da dizajn ne ispunjava uvjete. Ako jedan uzorak ne uspije bilo koji test, druga dva uzorka prolaze kroz cijeli odgovarajući ispitni niz od početka. Ako jedan ili oba ova nova uzorka također ne uspiju, smatra se da dizajn ne ispunjava kvalifikacijske zahtjeve. Ako oba uzorka prođu ispitnu sekvencu, smatra se da dizajn ispunjava kvalifikacijske uvjete.
Bilješka:Određeni propusti, iako na jednom uzorku, mogu biti pokazatelj ozbiljnih dizajnerskih problema koji zahtijevaju analizu kvarova i pregled dizajna kako bi se izbjegli povratci s terena (problem pouzdanosti). U takvim slučajevima, laboratorij bi trebao zaustaviti redoslijed ispitivanja i pozvati proizvođača da izvrši detaljnu analizu kvara, identificirati uzrok uzroka i poduzeti potrebne korektivne radnje prije nego što izmijenjene uzorke pošalje na ponovno testiranje.
Razlika u točki a) između IEC 61215 i IEC 61646 koja se odnosi na degradaciju Pmaxa vrijedi prokomentirati.
U IEC 61215, degradacija Pmax ne smije biti veća od 5% početnog Pmax izmjerenog na početku svakog pojedinačnog ispitivanja, a ne više od 8% nakon svakog pokusa.
U IEC 61646 postoje dva ključna elementa:
1. Definicija minimalnog Pmax (izvedeno iz označenog Pmax ± t (%) na oznaci ocjenjivanja, gdje t (%) označava proizvodnu toleranciju).
2. Svi se uzorci podvrgavaju laganom namakanju i moraju pokazati krajnju Pmax ≥ 0,9 x (Pmax - t (%)).
Drugim riječima, IEC 61646 odustaje od kriterija degradacije Pmax-a nakon pojedinačnih ispitivanja (-5%) i testnih sljedova (-8%) korištenih u IEC 61215, i umjesto toga se oslanja na provjeru Pmax degradacije u odnosu na ocjenu snage nakon sva ispitivanja su završena i uzorci svjetlo natopljeni.
Još jedna razlika je u tome što IEC 61215 zahtijeva da se svi uzorci „predkondicioniraju“ izlaganjem (otvorenim krugom) na ukupno 5,5 kWh / m2.
U IEC 61646 nema zahtjeva s ciljem izbjegavanja specifičnih učinaka koje predkondicioniranje može imati na različite tehnologije tankih filmova. Neke su tankoslojne tehnologije osjetljivije na propadanje svjetlosti, dok su druge osjetljivije na tamne toplinske učinke. Stoga bi početni testovi bili nehomogeni za ocjenu promjena kroz ispitne sekvence. Umjesto toga, IEC 61646 zahtijeva konačno namakanje na svim uzorcima nakon sekvence okoliša i za kontrolni uzorak, te mjerenje konačnog Pmax-a kako bi se presudilo da li je degradacija prihvatljiva s obzirom na nazivnu minimalnu vrijednost Pmax.
Slijedi kratki opis testova.(Razlike u IEC 61646 bit će istaknute kurzivom.)
Vizualni pregled: obično je dijagnostička provjera.
Namjena je otkriti bilo koji od gore definiranih "glavnih vizualnih nedostataka" provjerom modula u dobro osvijetljenom području (1000 luksa).
Ponavlja se više puta kroz sve sekvence ispitivanja i izvodi se više nego bilo koji drugi test.
Maksimalna snaga (Pmax): obično je parametar izvedbe.
Također se izvodi nekoliko puta prije i nakon različitih ispitivanja okoliša. Može se izvoditi bilo sa simulatorom sunca ili na otvorenom.
Iako standard daje mogućnost izvođenja ispitivanja za staničnu temperaturu (25 ° C do 50 ° C) i razinu ozračenja (700 W / m2 do 1100 W / m2), uobičajena praksa u PV laboratorijama da ga obavlja na takozvanim Standardnim uvjetima ispitivanja (STC). STC po definiciji odgovara: 1000 W / m2, temperaturi ćelije 25 ° C, s referentnim solarnim spektralnim ozračenjem zvanim Air Mass 1.5 (AM1.5), kako je definirano u IEC 60904-3.
Većina laboratorija koristi ispitivanja u zatvorenim solarnim simulatorima koji imaju spektar što je moguće bliži AM1.5. Karakteristike i odstupanja solarnog simulatora od standardnih AM1.5 mogu se klasificirati prema IEC 60904-9. Mnogi dobavljači solarnih simulatora nude sustave klasificirane po najvišoj mogućoj ocjeni: AAA, gdje prvo slovo ukazuje na kvalitet spektra, drugo slovo; jednolikost zračenja na ispitnom području i treće slovo; vremenska stabilnost zračenja. Klasifikacija solarnih simulatora može se naći u IEC 60904-9: 2007.
Bilješka:Samoopredjeljenje dobavljača ne mora nužno biti dokaz mjerljivosti sljedivosti do
Svjetska PV vaga.
Točno i sljedivo mjerenje Pmax na svjetskoj PV ljestvici je od presudne važnosti. Ne samo da je to jedan od kriterija prolaza / neuspjeha, već izmjerene vrijednosti krajnji korisnici mogu koristiti i kao pokazatelj performansi za procjenu iskorištenja energije.
Oba standarda postavljaju nekoliko zahtjeva za točnost mjerenja temperature, napona, struje i ozračenja.
Važno je napomenuti da je potrebna ponovljivost za mjerenje snage u IEC 61215 samo ± 1%.
U IEC 61646 se takav zahtjev ne spominje, vjerojatno zbog dobro poznatih problema „nestabilnosti“ i „ponovljivosti“ različitih tehnologija tankih filmova. Umjesto toga, IEC 61646 ima opću preporuku:
„Treba uložiti sve napore kako bi se osiguralo da se mjerenja vršne snage izvršavaju u sličnim radnim uvjetima, odnosno da se minimizira veličina korekcije vršeći sva mjerenja vršne snage na određenom modulu na približno istoj temperaturi i ozračenju.“
Drugi važan čimbenik koji doprinosi tačnosti mjerenja Pmax-a, posebno za tankoslojne, je spektralna neusklađenost referentnih ćelija koje koristi laboratorij i specifične tehnologije koja se testira.
Izolacijski otpor: je električni sigurnosni test.
Namjena je utvrditi ima li modul dovoljnu električnu izolaciju između svojih dijelova koji nose struju i okvira (ili vanjskog svijeta). Ispitivač dielektrične snage koristi se za primjenu istosmjernog napona do 1000 V plus dvostruko veći od najvećeg napona sustava. Nakon ispitivanja ne smije biti nikakvog kvarenja niti praćenja površine. Za module s površinom većom od 0,1 m2, otpor ne smije biti manji od 40 MΩ za svaki kvadratni metar.
Ispitivanje struje vlažne curenja: također je ispitivanje električne sigurnosti.
Namjena je procijeniti izolaciju modula od prodiranja vlage u vlažnim radnim uvjetima (kiša, magla, rosa, rastopljeni snijeg), kako bi se izbjegla korozija, greška u zemlji i na taj način opasnost od strujnog udara.
Modul je potopljen u plitkom spremniku do dubine koja pokriva sve površine osim kablovskih ulaza u razvodne kutije koji nisu predviđeni za uranjanje (niži od IPX7). Ispitni napon se postavlja između kratkih izlaznih konektora i otopine vodene kupelji do maksimalnog napona sustava za 2 minute.
Otpor izolacije ne smije biti manji od 40 MΩ za svaki kvadratni metar za module veće od 0,1 m2.
Važno je znati da spojnice za spajanje trebaju biti uronjene u otopinu tijekom ispitivanja, a to je slučaj kada neispravna izvedba konektora može biti uzrok važnog rezultata FAIL.
Bilješka:Neuspjeh ispitivanja struje za mokro curenje zbog neispravnih priključaka nije rijedak događaj, pa kao takav definitivno predstavlja stvarnu opasnost za operatore na terenu. Ne postoji IEC standard koji se odnosi na PV konektore, ali postoji usklađeni europski standard (EN 50521). Certificirani priključci prema EN 50521 prošli su teške testove, uključujući toplinske cikluse (200) i vlažnu toplinu (1000 sati), a mogu se koristiti kao kriterij za odabir dobavljača. Ipak, test s modulom imat će posljednju riječ. Pažljiv pogled na priključke isporučene s priključnim kutijama osjetljiv je zadatak za proizvođače PV modula. "Laka" promjena dobavljača konektora različitog dizajna može predstavljati veliki rizik za ispitivanje struje na mokroj struji.
Ispitivanje struje za mokro propuštanje ocijenjeno je jednim od najčešće ponavljajućih kvarova tijekom PV kvalifikacije u ispitnim laboratorijima. Ako kvar nije posljedica problema s priključkom (kao što je spomenuto gore), kvar će se najvjerojatnije dogoditi nakon testa vlažne topline i / ili testa vlaženja vlage za module koji imaju poteškoće s postupcima laminacije i brtvljenja ruba tijekom proizvodnje.
Temperaturni koeficijenti: parametar je performansi.
Namjena je odrediti temperaturne koeficijente struje kratkog spoja Isc (α), napona u otvorenom krugu Voc (β)
i maksimalna snaga (Pmax) (δ) iz mjerenja modula. Tako utvrđeni koeficijenti vrijede samo za ozračenje na kojem su mjerenja izvršena (tj. Pri 1000 W / m2u većini laboratorija koji koriste solarni simulator).
Za module s poznatom linearnošću preko određenog raspona zračenja u skladu s IEC 60891, izračunati koeficijenti mogu se smatrati važećim u odnosu na raspon zračenja.
IEC 61646 je "oprezniji" i donosi dodatnu napomenu u vezi s tankoslojnim modulima, čiji temperaturni koeficijenti mogu ovisiti o ozračenju i toplinskoj povijesti modula ... Ali s gledišta ispitivanja, kutija za ispitivanje temperaturnog koeficijenta jednostavno se stavlja ispod prva lijeva ispitna sekvenca (sl. 3). "Zračenje i toplinska povijest" tog uzorka sastoji se od samo "putovanja" koje je bilo potrebno da bi se stiglo u laboratorij, okolinskih uvjeta pod kojima je bio pohranjen, inicijalnih ispitivanja i na kraju testa izloženosti na otvorenom (60 kWh / m2).
Za mjerenje pomoću solarnih simulatora koriste se dvije metode:
1. tijekom zagrijavanja modula ili
2. hlađenje modula;
u intervalu od 30 ° C (na primjer,25 ° C - 55 ° C), a na svakim intervalima od 5 ° C sunčev simulator izvršava IV mjerenje (Isc, Voc, Pmax se ne odražavaju, već mjere tijekom IV zamaha), uključujući Isc, Voc i Pmax.
Vrijednosti Isc, Voc i Pmax su prikazane kao temperature temperature za svaki skup podataka. Koeficijenti α, β i δ računaju se nagibima pravih linija s najmanje kvadrata za tri prikazane funkcije
S obzirom na određenu razinu zračenja, valja napomenuti da su β (za Voc) i δ (za Pmax) dva najosjetljivija na promjene temperature. Oboje imaju znak "-", što znači da se Voc i Pmax smanjuju s porastom temperature, dok α (za Isc) ima znak "+", mada mnogo manju vrijednost od β i δ. Sva tri koeficijenta mogu se izraziti kao relativni postoci dijeljenjem izračunatih α, β i δ s vrijednostima Isc, Voc i Pmax na 25 ° C (1000 W / m2).
Temperaturni koeficijenti su parametri rada koji krajnji korisnici često koriste za simulaciju energetskih iskorištenja modula u vrućim klimama. Valja zapamtiti da vrijede od 1000 W / m2razina zračenja koja se koristi u laboratoriju osim ako se ne dokaže linearnost modula na različitim razinama zračenja.
Nominalna temperatura radne ćelije (NOCT): parametar je performansi.
NOCT je definiran za modul s otvorenim regalom u sljedećem standardnom referentnom okruženju:
kut nagiba: 45 ° od horizontale
ukupno zračenje: 800 W / m2
temperatura okoline: 20 ° C
brzina vjetra: 1 m / s
nema električnog opterećenja: otvoreni krug
NOCT dizajner sustava može koristiti kao vodič za temperaturu na kojoj će modul raditi u polju i zato je koristan parametar pri uspoređivanju performansi različitih izvedbi modula. Međutim
stvarna radna temperatura izravno ovisi o ugradbenoj konstrukciji, ozračenju, brzini vjetra, temperaturi okoline, odrazima i emisijama iz tla i okolnih objekata itd.
Takozvana "primarna metoda" za određivanje NOCT-a je metoda mjerenja na otvorenom koju koriste i IEC 61215 i IEC 61646 i univerzalno je primjenjiva na sve PV module. U slučaju modula koji nisu dizajnirani za ugradnju na otvorene nosače, primarna metoda može se koristiti za određivanje ravnotežne srednje temperature spajanja solarnih ćelija, s modulom koji je montiran kako preporučuje proizvođač.
Postav za ispitivanje zahtijeva evidentiranje podataka i odabir podataka za ozračenje (pironametar), okolnu temperaturu (senzori temperature), temperaturu stanice (termoparovi pričvršćeni na stražnju stranu modula koji odgovaraju dvije središnje stanice), brzinu vjetra (senzor brzine) i smjer vjetra (senzor smjera). Sve ove količine moraju biti u određenim intervalima kako bi bile prihvatljive za izračun NOCT-a.
Za izračun konačnog NOCT-a koristi se minimalni skup od 10 prihvatljivih podataka uzetih i prije i nakon „sunčanog podneva“.
Izloženost na otvorenom: test zračenja.
Svrha je preliminarne procjene sposobnosti modula da izdrži izloženost vanjskim uvjetima. Međutim, izlaganje uključuje samo 60 kWh / m2što je prilično kratko razdoblje za donošenje bilo kakvih prosudbi o vijeku trajanja modula.
S druge strane, ovaj test može biti koristan pokazatelj mogućih problema koje drugi laboratorijski testovi ne mogu otkriti.
IEC 61215 zahtijeva degradaciju maksimalne snage (Pmax) da ne pređe 5% početne vrijednosti.
IEC 61646 zahtijeva da maksimalna snaga (Pmax) ne bude manja od označene "Pmax - t%."
Dok su pred-uvjetovani c-Si moduli prema IEC 61215 (5,5 kWh / m)2) ne pokazuju kritičnost ovim testom, neke tankoslojne tehnologije mogu imati više problema. Razlog se može objasniti činjenicom da u IEC 61646, izmjereni Pmax nakon izloženosti od 60 kWh / m2 mora biti veći od proizvođača „Pmax - t%“. Ovaj uzorak nalazi se pod prvim redoslijedom ispitivanja, gdje su jedina „povijest“ inicijalna ispitivanja i vanjska izloženost za ukupno 60 kWh / m2 u različitim klimatskim uvjetima tijekom 24 sata, ovisno o lokaciji laboratorija. Čvrsto poznavanje tehnologije koju testira proizvođač u smislu propadanja svjetlosti, osjetljivosti na toplinu, vlagu itd. Bitno je za ispravno određivanje nazivne vrijednosti Pmax i polaganje testa.
Izdržljivost na vruće točke: termički / dijagnostički test.
Namjena je odrediti sposobnost modula da izdrži lokalizirano zagrijavanje uzrokovano napuknutim, neusklađenim ćelijama, kvarovima u međusobnom povezivanju, djelomičnom sjenom ili zaprljanjem.
Zagrijavanje vruće točke događa se kada radna struja modula prelazi smanjenu struju kratkog spoja neispravne (ili zasjenjene) ćelije. To će prisiliti stanice (stanice) u obrnuti smjer kada postane opterećenje koje rasipa toplinu. Ozbiljni fenomeni vruće točke mogu biti jednako dramatični poput izgaranja svih slojeva, pucanja ili čak loma stakla. Važno je napomenuti da je čak i u manje teškim uvjetima vruće točke, uz intervenciju zaobilazne diode, dio (poznat i kao niz) modula isključen, što uzrokuje osjetni pad izlazne snage modula.
Stalno se raspravlja o pristupu simulacije realnih uvjeta vruće točke odgovarajuće klauzule 10.9 u IEC 61215.
Glavni ispitni laboratoriji dobro su prihvatili da trenutna verzija metode hot spot-a ne predstavlja, niti može predstavljati stvarnu vruću točku. U okviru TC82 od IEC-a izrađen je poboljšani metod vruće točke i očekuje se da će s onom 3 postati normativnardizdanje IEC 61215 u 2010. Neki ispitni laboratoriji odlučili su već koristiti poboljšanu metodu.
Daljnji uvid i detalji bit će navedeni u budućem članku.
Iako se statistika stope kvara u različitim laboratorijima može razlikovati, čini se da je vruća točka jedna od 5 najčešćih kvarova za c-Si i tankoslojne module.
Bypass dioda: je toplinski test.
Bypass dioda je vrlo važan aspekt dizajna modula. To je kritična komponenta koja određuje toplinsko ponašanje modula u uvjetima vruće točke i stoga izravno utječe na pouzdanost na terenu.
Ispitna metoda zahtijeva pričvršćivanje termoelementa na tijelo diode, grijanje modula na 75 ° C ± 5 ° C i primjenu struje jednake Isc struji kratkog spoja izmjerenoj na STC tijekom 1 sata.
Mjeri se temperatura svakog zaobilazne diode (Tcase) i izračunava se temperatura spajanja (Tj)
pomoću formule koja koristi specifikacije proizvođača diode (RTHjc=konstanta koju osigurava proizvođač dioda koja se odnosi na Tj na Tcase, obično konstrukcijski parametar, a UD=napon diode, ID=struja diode).
Tada se struja povećava na 1,25 puta više struje kratkog spoja Isc modula mjereno na STC još jedan sat uz održavanje temperature modula na istoj temperaturi.
Dioda će i dalje raditi.
Neuspjesi testova zaobilazne diode i dalje se javljaju s određenom učestalošću uzrokovanom ili precijenjenjem proizvođača diode ili pogrešnom električnom konfiguracijom u odnosu na Isc modula od strane proizvođača modula.
U većini slučajeva, zaobilazne diode isporučuju se kao ugrađene komponente u razvodnoj kutiji cijelog podsklada (razvodna kutija + kabel + konektor). Stoga je od presudne važnosti osigurati da se ovaj mali dio pažljivo provjeri tijekom kontrole ulaznih proizvoda od strane proizvođača modula.
UV kondicioniranje: je ispitivanje zračenja.
Namjena je identificirati materijale koji su osjetljivi na ultra-ljubičastu (UV) degradaciju prije provođenja ispitivanja toplinskog ciklusa i vlage.
IEC 61215 zahtijeva da se modul podvrgne ukupnom UV zračenju od 15 kWh / m2u (UVA + UVB) regijama
(280 nm - 400 nm), s najmanje 5 kWh / m2, tj. 33% u UVB području (280 nm - 320 nm), uz održavanje modula na 60 ° C ± 5 ° C.
(IEC 61646 zahtijeva UVB dio od 3% do 10% ukupnog UV zračenja). Ovaj je zahtjev sada usklađen i za IEC 61215 Odlukom CTL br. 733 unutar IECEE CB sheme.
Jedan kritični aspekt postavljanja UV komora je kalibriranje UVA i UVB senzora koji osiguravaju sljedivost i pri radnim temperaturama od 60 ° C ± 5 ° C, dok još uvijek rade ispravno tijekom dugog vremena izlaganja u vrućim UV komorama.
Vrlo niska stopa ispada UV izloženosti u PV laboratorijama može se objasniti s relativno malom količinom UV zračenja u usporedbi s stvarnom izloženošću tijekom životnog vijeka modula.
Termički biciklizam TC200 (200 ciklusa): test okoliša.
Cilj ovog ispitivanja je simuliranje toplinskih naprezanja na materijalima kao rezultat promjena ekstremnih temperatura. Najčešće se lemljeni spojevi izlažu unutar laminata zbog različitih koeficijenata toplinskog širenja različitih inkapsuliranih materijala. To može rezultirati neuspjehom zbog većih oštećenja, degradacije Pmax-a, prekida električnog kruga ili ispitivanja izolacije.
IEC 61215 zahtijeva ubrizgavanje struje unutar ± 2% struje izmjerene na maksimalnoj snazi (Imp) kada je temperatura modula iznad 25 ° C.
Za IEC 61646 ne postoji trenutna ubrizgavanje, ali se mora pratiti kontinuitet električnog kruga (dovoljan bi bio mali otporni napon).
Modul je podvrgnut temperaturnim granicama ciklusa od –40 ° C ± 2 ° C i +85 ° C ± 2 ° C s profilom na slici 4.
Stope kvara za TC200 mogu biti i do 30-40%. Ako u kombinaciji s Damp Heat-om, u nekim laboratorijima oba mogu činiti više od 70% ukupnih kvarova za c-Si module.
Stopa otkaza TC200 niža je za tanko film, ali ipak je vrijedna pozornosti proizvođača.
Zamrzavanje vlage: test okoliša.
Namjena je odrediti sposobnost modula da izdrži učinke visokih temperatura u kombinaciji s vlagom praćenom ekstremno niskim temperaturama.
Modul je podvrgnut 10 cjelovitih ciklusa prema usklađenom profilu na slici 5 (IEC 61646).
Relativna potreba za vlagom RH=85% ± 5% primjenjuje se samo na 85 ° C.
Nakon ovog ispitivanja modul se odmara između 2 i 4 sata prije vizualnog pregleda, mjere se maksimalna izlazna snaga i otpor izolacije.
Stope neuspjeha ovog testa ostaju u rasponu od 10-20%.
Robusnost završetaka: mehanički je test.
Da bi se odredila robusnost završetaka modula, a to mogu biti žice, leteći vodiči, vijci ili, kao u većini slučajeva, PV konektori (tip C). Završeci su podvrgnuti stresnom ispitivanju koje simulira normalno sklapanje i rukovanje kroz različite cikluse i razine zatezne čvrstoće i ispitivanja zavoja i zakretnog momenta kao što je navedeno u drugom standardu, IEC 60068-2-21.
Vlažna toplina DH1000 (1000 sati): test okoliša.
Namjena je odrediti sposobnost modula da izdrži dugotrajno izlaganje prodiranju vlage primjenom 85 ° C ± 2 ° C s relativnom vlagom od 85% ± 5% tijekom 1000 sati.
DH1000 je najviše "pogrešan" i na vrhu je popisa kvara u nekim laboratorijima koji čine do 40-50% ukupnih kvarova za c-Si module. Slične stope kvarova mogu se primijetiti i za DH1000 i kod tankih filmova.
Strogost ovog testa posebno dovodi u pitanje postupak laminiranja i brtvljenja rubova od vlage. Važna delamination i korozija dijelova ćelije mogu se primijetiti kao rezultat prodiranja vlage. Čak i u slučaju da nakon DH1000 nisu uočene veće nedostatke, modul je naglašen do točke da postane „krhki“ za naknadni test mehaničkog opterećenja.
Mehaničko ispitivanje opterećenja
Ovaj test opterećenja služi za ispitivanje sposobnosti modula da izdrži opterećenja od vjetra, snijega, statičkog ili leda.
Mehaničko opterećenje dolazi nakon vlažne topline i zbog toga se vrši na uzorku koji je bio podvrgnut jakom okolišnom stresu.
Najkritičniji aspekt ovog ispitivanja povezan je s ugradnjom modula prema uputama za ugradnju proizvođača, tj. Korištenjem predviđenih mjesta pričvršćenja modula na montažnoj konstrukciji s predviđenim razmakom između tih točaka i korištenjem odgovarajućeg pribora za montažu , ako ih ima (matica, vijci, stezaljke itd.).
Pojedini slučajevi velikih i bez okvira bez tankih filmskih modula kritični su problem s obzirom na gore navedene uvjete.
Ako se ne vodi računa o pravilnoj ugradnji, ostaje pitanje da li je kvar nastao zbog konstrukcijskih problema ili zbog neprikladne tehnike montiranja.
Drugi aspekt koji treba uzeti u obzir je jednolikost opterećenog opterećenja na površini modula. Standardi zahtijevaju da se opterećenje primjenjuje "postupno, ujednačeno", bez određivanja načina provjere uniformnosti.
Primjenjuje se 2400 Pa (što odgovara tlaku vjetra od 130 km / sat) u trajanju od 1 sata na svakom licu modula.
Ako modul treba kvalificirati da izdrži velike nakupine snijega i leda, opterećenje koje se primjenjuje na prednjoj strani modula tijekom posljednjeg ciklusa ovog ispitivanja povećava se sa 2.400 Pa na 5.400 Pa.
Na kraju ne smiju biti vidljivi oštećenja vida, niti jedan prekidajući otvoreni krug nije otkriven tijekom ispitivanja. Nakon ovog ispitivanja provjerava se i Pmax (samo za IEC 61215) i otpor izolacije.
Udar tuče: mehanički je test.
Da biste provjerili je li modul sposoban izdržati utjecaj tuče od tuče na temperaturi od ~ -4 ° C. Ispitna oprema jedinstvena je bacačica koja može pokretati različite utege loptice za led s određenim brzinama, tako da pogodi modul na 11 zadanih mjesta udara + / - 10 mm odstupanja udaljenosti. (Stol 1)
Vrijeme između vađenja ledene kuglice iz posude za hladno skladištenje i udara na modul ne smije biti veće od 60 s.
Sasvim je uobičajena praksa da koristite ledene kuglice od 25 mm / 7,53 g.
Ponovno, nakon ispitivanja treba provjeriti postoje li kakvi veći nedostaci uzrokovani tučom, a provjerava se i Pmax (samo za IEC 61215) i otpor izolacije.
Laboratorijska statistika pokazuje vrlo niske stope neuspjeha za ovaj test.
Svjetlosno natapanje: ozračenje(primjenjivo samo na tankoslojne IEC 61646)
Ovo je presudan odlomak za konačnu presudu tankoslojnih modula. Namjena je stabilizirati električne karakteristike tankih filmskih modula dugotrajnom izloženošću zračenju nakon što su sva ispitivanja završena prije provjere Pmax-a prema minimalnoj vrijednosti koju je označio proizvođač.
Ispitivanje se može izvesti pod prirodnom sunčevom svjetlošću ili pod solarnim simulatorom u stalnom stanju.
Moduli, pod otpornim opterećenjem, postavljaju se pod zračenje između 600 - 1000 W / m2 unutar temperaturnog područja od 50 ° C ± 10 ° C dok ne dođe do stabilizacije, a to je kada su mjerenja Pmax iz dva uzastopna razdoblja izloženosti najmanje 43 kWh / m2svaki je ispunio uvjet (Pmax - Pmin) / P (prosjek)&<>
Konačno, napomena o IECEE smjernici za ponovno testiranje. Zanimljivo je da nije dobro definirano što se može smatrati "promjenom u staničnoj tehnologiji" za tanki film, ostavljajući tako veliko sivo područje različitih interpretacija i pristupa u slučajevima kada se može ustvrditi "poboljšanje tehnologije i učinkovitosti", "stabilizacija poboljšanje "ili" povećanje izlazne snage. " Jesu li to slučajevi „promjene u staničnoj tehnologiji“ i ako da, u kojoj mjeri i koji testovi se moraju ponoviti? Kao što se danas čita, Smjernica za ispitivanje ostavlja put ka proširenju prethodnih certifikata koji se povećavaju (GG gt; 10%) jednostavnim ponavljanjem ispitivanja vruće točke.
Napomena 2 citirane smjernice za ponovno testiranje „… Konačno lagano namakanje 10.19 test obvezno je za sve ispitne uzorke“, ali u praksi se ispitni laboratoriji često zanemaruju s rezultatom da razumno povećana snaga bez podvrgavanja ispitivanju glavnog aspekta tankog -film tehnologija: stabilizacija snage.
Ukratko, ispitivanje opisano u ovom članku odredio je IEC kao minimalne zahtjeve za testiranje performansi, ali kao što je navedeno u početku, mora se pridržavati sigurnosnih dizajna i zahtjeva ispitivanja u
IEC 61730-1 i IEC 61730-2. Budući da se proizvođači trude biti konkurentniji na tržištu, većina ih radi s certifikacijskim tijelom kako bi dokazali da je njihov modul prošao nepristran, nepristran testni program. Ako se tijekom ponovnog dizajna ili procesa proizvodnje dogodi bilo kakva promjena, certifikacijska tijela koriste 'usklađenu' smjernicu za ponovno testiranje IECEE CB sheme kako bi utvrdili koje testove treba ponoviti prije produženja prethodnih potvrda. Što se tiče pouzdanosti, neki idu toliko daleko da provode proširenje kombiniranih programa ispitivanja unutarnje i vanjske pouzdanosti veće od jedne godine.
G. Regan Arndt je menadžer i tehnički certifikat za Sjevernu Ameriku za TÜV SÜDs fotonaponski tim smješten u Fremontu u Kaliforniji. Diplomirao je elektrotehniku na Južnom tehnološkom institutu Alberta (SAIT) u Calgaryu u Alberti u Kanadi, a ima preko 15 godina iskustva u ispitivanju i certificiranju iz područja fotonaponske opreme, opreme za informacijsku tehnologiju, telekomunikacije i električne opreme za mjerenje, kontrolu i laboratorijska uporaba. Regan je stekao formalnu izobrazbu za fotonaponski dizajn i testiranje na Odjelu za obnovljivu energiju kineske akademije znanosti u Pekingu. Do njega se može doći na rarndt @ tuvam.com.
Dr. Ing. Robert Puto globalni je direktor Photovoltacsa na TUV SUD-u. Doktorirao je elektronički inženjering iz Politecnico di Torino (Veleučilište u Torinu) u Italiji i magistrirao iz Međunarodnog poslovnog upravljanja iz CEIBS-a - Šangaj, Kina. Ima 15 godina iskustva u ispitivanju i certificiranju raznih električnih proizvoda, uključujući fotonaponske uređaje. Djeluje i kao najstariji specijalist za proizvode unutar grupe TÜV SÜD, ima status tehničkog certifikata za PV i ovlašteni je revizor za laboratorijske procjene ISO IEC 17025.
