Kilde: incompliancemag
Fotovoltaisk industri (PV) har opplevd utrolig rask transformasjon etter år 2000 som et resultat av ekstraordinære teknologiske gjennombrudd, fra materialnivå til storstilt modulfremstilling.
Med PV-industrien som forventes å vokse konsekvent de kommende årene, er to hovedspørsmål som fanger oppmerksomheten blant markedsaktørene:
1. Hva utgjør en "god kvalitet" -modul?
2. Hvor "pålitelig" vil det være i felt?
Begge for øyeblikket forblir ubesvart på en omfattende måte.
Ytelses-PV-standardene beskrevet i denne artikkelen, nemlig IEC 61215 (utg. 2 - 2005) og IEC 61646
(Ed.2 - 2008), angi spesifikke testsekvenser, betingelser og krav for designkvalifisering av en PV-modul.
Designkvalifiseringen anses å representere PV-modulens ytelsesevne under langvarig eksponering for standard klima (definert i IEC 60721-2-1). I tillegg er det flere andre standarder (IEC 61730-1, IEC 61730-2
og UL1703) som adresserer sikkerhetskvalifikasjonene for en modul, men dette området vil bli adressert i en fremtidig artikkel.
I sertifiseringsfeltet er designkvalifisering basert på typetesting i henhold til IEC, EN eller andre nasjonale standarder.
Det er verdt å påpeke uhensiktsmessigheten av begreper som "IEC-sertifisering," eller "IEC-sertifikat," så vel som reklame som bruker IEC-logoen i stedet for logoen til sertifiseringsorganet som ga ut sertifiseringen. IEC er ikke et sertifiseringsorgan; det er forkortelsen til International Electrotechnical Committee, en internasjonal standardiseringsorganisasjon.
Når typetesting er kombinert med periodiske fabrikkinspeksjoner av et sertifiseringsorgan, utgjør dette grunnlaget for sertifikatene som er utstedt av det sertifiseringsorganet (og dermed bærer deres spesielle merke / logo).
Dette kan til en viss grad utgjøre et standardkriterium for "grunnleggende kvalitet." Imidlertid er begrepet "kvalitet" for generisk og ofte misbrukt hvis bare basert på IEC-konformitet.
En annen følsom faset av "kvalitet" er modulens "pålitelighet" - en stor bekymring for PV-entreprenører / investorer.
Pålitelighet er verken definert eller dekket av de eksisterende IEC-standardene. Mangelen på pålitelighetsstandarder skyldes delvis det faktum at det til dags dato ikke er nok statistiske data samlet inn fra PV-feltene (selv de "eldste" PV-installasjonene må fremdeles oppnå en levetid på 20/25 år iht. Garanti) .
Men både IEC 61215 og IEC 61646 oppgir tydelig at påliteligheten ikke blir adressert deri, og dermed innebærer designkvalifiseringen til disse standardene ikke PV-modulens pålitelighet. Derfor kommer eksperter fra produsenter, testhus og standardiseringsorganer sammen for å utdype grunnlaget for en PV-pålitelighetsstandard. Et første utkast er å forvente, forhåpentligvis en gang i nær fremtid.
Garanti er også et nevneverdig spørsmål. Det er vanlig praksis i markedet å selge / kjøpe PV-moduler dekket av 20 års garanti. Garantien er ment å dekke sikker drift (ingen elektriske, termiske, mekaniske og brannfare) og akseptabelt ytelsesnivå, dvs. begrenset nedgang i kraftuttaket (de fleste erklærer 1% Pmax-tap per år).
Etter å ha avklart det generelle anvendelsesområdet og begrensningene med hensyn til kvaliteten til IEC 61215/61646, gir det følgende en generell beskrivelse av testene, og fremhever de som er av største betydning for krystallinsk silisium (c-Si) og tynnfilm fotovoltaiske moduler. Mens IEC 61215 er designet basert på solid kunnskap om de viktigste eksisterende krystallinske silisiumteknologiene, var IEC 61646 hovedsakelig basert på amorf silisium (a-Si) teknologi. Derfor krever relativt nye teknologier som CIGS, CdTe, etc. som presenterer spesiell oppførsel og følsomhet for lyseksponering og termiske effekter, spesiell omhu og hensyn under testingen.
Forskjeller i de to standardene vil bli påpekt i kursiv tekst.
Begge standardene krever at prøver for testing tas tilfeldig fra en produksjonsbatch i samsvar med IEC 60410.
Moduler må produseres fra spesifiserte materialer og komponenter og underkastes produsentens kvalitetssikringsprosesser. Alle prøver må være fullstendige i alle detaljer og leveres med produsentens monterings- / installasjonsinstruksjoner.
Figur 1 beskriver arten av testene.
Den generelle tilnærmingen til begge standardene kan oppsummeres i:
Definer “store synsfeil.”
Definer “bestått / ikke bestått”Kriterier.
Gjøreinnledende testerpå alle prøver.
Gruppeprøverå gjennomgåtestsekvenser.
Gjørelegg ut tester etter enkeltprøver, ogtestsekvenser(IEC 61215).
Gjør innlegg etter enkeltprøver, ogendelig lysbløtlegging etter testsekvenser(IEC 61646).
Se etter “store visuelle feil”Ogsjekk “pass / fail”kriterier.
Figur 1
Ulike prøver går gjennom forskjellige testsekvenser parallelt, som indikert i figur 2 og 3.
Figur 2: Kvalifiseringstestsekvens (IEC 61215)
Figur 3: testsekvens (IEC 61646)
Fem “hovedvisuelle defekter” er definert i IEC 61215, mens det er seks i IEC 61646(kursiv er forskjellene i IEC 61646):
a) ødelagte, sprukne eller revne ytre flater, inkludert superstrater, underlag, rammer og koblingsbokser;
b) bøyde eller feiljusterte ytre flater, inkludert superstrater, underlag, rammer og koblingsbokser i den grad installasjonen og / eller driften av modulen ville være svekket;
c) en sprekk i en celle hvis utbredelse kan fjerne mer enn 10% av den celleens område fra den elektriske kretsen til modulen;
c) tomrom i eller synlig korrosjon av et av de tynne filmlagene i den aktive kretsløpet til modulen, som strekker seg over mer enn 10% av en hvilken som helst celle; (IEC 61646)
d) bobler eller delaminasjoner som danner en kontinuerlig bane mellom hvilken som helst del av den elektriske kretsen og kanten av modulen;
e) tap av mekanisk integritet, i den grad installasjonen og / eller driften av modulen vil være svekket;
f) Modulmarkeringer (etikett) er ikke lenger vedlagt, eller informasjonen er uleselig. (IEC 61646)
Sammen med 6 operasjonelle "bestått / mislykket" -kriterier:
a) nedbrytningen av maksimal utgangseffekt ikke overskrider den foreskrevne grensen etter hver test eller 8% etter hver testsekvens;
a) etter endelig lysbløtlegging er den maksimale utgangseffekten ved STC ikke mindre enn 90% av minimumsverdien angitt av produsenten. (IEC 61646)
b) ingen prøver har vist noen åpen krets under testene;
c) det ikke er noen visuelle bevis på store feil;
d) kravene til isolasjonstesten er oppfylt etter testene;
e) kravene til prøving av våtlekkasjen er oppfylt i begynnelsen og slutten av hver sekvens og etter den fuktige varmeprøven;
f) spesifikke krav til de individuelle testene er oppfylt.
Hvis to eller flere prøver mislykkes i noen av disse testkriteriene, anses designen å mislykkes kvalifisering. Hvis en prøve ikke klarer en test, skal ytterligere to prøver gjennomgå hele den relevante testsekvensen fra begynnelsen. Hvis en eller begge av disse nye prøvene også mislykkes, anses designen å mislykkes kvalifikasjonskrav. Hvis begge prøvene passerer testsekvensen, anses designen å oppfylle kvalifikasjonskravene.
Merk:Visse feil, selv om det på en enkelt prøve, kan være en indikator på alvorlige designproblemer som krever feilanalyse og en designgjennomgang for å unngå retur fra feltet (pålitelighetsproblem). I slike tilfeller bør laboratoriet stoppe testsekvensen og invitere produsenten til å utføre en detaljert feilanalyse, identifisere grunnårsaken og sette i verk de nødvendige korrigerende tiltak før de sender inn de modifiserte prøvene for retesting.
Forskjellen i punkt a) mellom IEC 61215 og IEC 61646 angående Pmax-nedbrytning er verdt å kommentere.
I IEC 61215 skal Pmax-nedbrytning ikke være mer enn 5% av den første Pmax målt ved begynnelsen av hver enkelt test, og ikke mer enn 8% etter hver testsekvens.
I IEC 61646 er det to viktige elementer:
1. Definisjon av minimum Pmax (avledet fra merket Pmax ± t (%) på klassifiseringsetiketten, der t (%) indikerer produksjonstoleransen).
2. Alle prøver skal gjennomgå lett bløtlegging og må vise en endelig Pmax ≥ 0,9 x (Pmax - t (%)).
Med andre ord, IEC 61646 forlater kriteriet for nedbrytning av Pmax etter enkelttestene (-5%) og testsekvensene (-8%) som er brukt i IEC 61215, og er i stedet avhengig av å sjekke Pmax-nedbrytning med referanse til kraftsvurderingen etter alle testene er gjennomført og prøvene lysbløtlagte.
En annen forskjell er at IEC 61215 krever at alle prøver er “pre-condition” ved å eksponere dem (åpen) til totalt 5,5 kWh / m2.
Det er ikke noe krav i IEC 61646 med det formål å unngå de spesifikke effektene som forkondisjonering kan ha på forskjellige tynnfilmteknologier. Noen tynnfilmteknologier er mer følsomme for lysindusert nedbrytning, mens andre er mer følsomme for mørke varmeeffekter. Derfor vil de første post-testene være en inhomogen tilnærming for å evaluere endringene gjennom testsekvensene. I stedet krever IEC 61646 endelig lysbløtlegging på alle prøver etter miljøsekvensene og for kontrollprøven, og måling av den endelige Pmax for å bedømme om nedbrytning er akseptabel med henvisning til den nominelle minimumsverdien av Pmax.
Her følger en kort beskrivelse av testene.(Forskjeller i IEC 61646 vil bli påpekt kursiv.)
Visuell inspeksjon: er vanligvis en diagnostisk sjekk.
Hensikten er å oppdage noen av de "største visuelle feilene" som er definert ovenfor ved å sjekke modulen i et godt opplyst område (1000 lux).
Det gjentas flere ganger gjennom alle testsekvensene og gjennomføres mer enn noen annen test.
Maksimal effekt (Pmax): er vanligvis en ytelsesparameter.
Det blir også utført flere ganger før og etter de forskjellige miljøtestene. Det kan utføres enten med solsimulator eller utendørs.
Selv om standarden gir muligheten til å utføre testen for en rekke celletemperaturer (25 ° C til 50 ° C) og irradiansnivåer (700 W / m2 til 1100 W / m2), er det vanlig praksis blant PV-laboratorier å utføre den ved de såkalte Standard Test Conditions (STC). Definisjon tilsvarer STC: 1000 W / m2, 25 ° C celletemperatur, med en referansesolespektral irradians kalt Air Mass 1.5 (AM1.5), som definert i IEC 60904-3.
De fleste laboratorier bruker innetesting med solsimulatorer med et spekter så nær AM1.5 som mulig. Solsimulatorens egenskaper og avvik fra standarden AM1.5 kan klassifiseres i henhold til IEC 60904-9. Mange leverandører av solsimulatorer tilbyr systemer klassifisert med høyest mulig rangering: AAA, der den første bokstaven indikerer spektralkvalitet, den andre bokstaven; enhetens irradians på testområdet og den tredje bokstaven; den tidsmessige stabiliteten til bestråling. Klassifiseringen av solsimulatorer finnes i IEC 60904-9: 2007.
Merk:Selverklæringer fra leverandører utgjør ikke nødvendigvis bevis på målesporbarhet til
Verdens PV-skala.
En riktig og sporbar Pmax-måling til World PV Scale er av kritisk betydning. Ikke bare er det et av bestått / ikke bestått kriteriene, men de målte verdiene kan også brukes av sluttbrukerne som en ytelsesindikator for effektutbytteevalueringer.
Begge standardene stiller flere nøyaktighetskrav for måling av temperatur, spenning, strøm og irradians.
Det er viktig å merke seg at ønsket repeterbarhet for effektmåling i IEC 61215 er bare ± 1%.
Det er ingen omtale av et slikt krav i IEC 61646, sannsynligvis på grunn av de velkjente problemene med "ustabilitet" og "repeterbarhet" i de forskjellige tynnfilmteknologiene. I stedet har IEC 61646 en generell anbefaling:
"All anstrengelse bør gjøres for å sikre at toppeffektmålinger blir utført under lignende driftsforhold, det vil si minimere korreksjonens størrelse ved å gjøre alle toppeffektmålinger på en bestemt modul med omtrent samme temperatur og irradians."
En annen viktig faktor som bidrar til nøyaktigheten av Pmax-måling, spesielt for tynnfilm, er det spektrale misforholdet mellom referansecellene som brukes av laboratoriet og den spesifikke teknologien som testes.
Isolasjonsmotstand: er en elektrisk sikkerhetstest.
Hensikten er å bestemme om en modul har tilstrekkelig elektrisk isolasjon mellom sine strømførende deler og rammen (eller omverdenen). En dielektrisk styrke-tester brukes til å påføre en likespenningskilde på opptil 1000 V pluss det dobbelte av maksimal systemspenning. Etter testen skal det ikke være noen sammenbrudd, og heller ikke overflatesporing. For moduler med et område større enn 0,1 m2, skal motstanden ikke være mindre enn 40 MΩ for hver kvadratmeter.
Test av våt lekkasjestrøm: er også en elektrisk sikkerhetstest.
Hensikten er å evaluere isolasjonen av modulen mot fuktinntrenging under våte driftsforhold (regn, tåke, dugg, smeltet snø), for å unngå korrosjon, jordfeil og dermed fare for elektrisk støt.
Modulen er senket i en gruntank til en dybde som dekker alle overflater bortsett fra kabelinnganger i koblingsbokser som ikke er designet for nedsenking (lavere enn IPX7). En testspenning tilføres mellom de kortsluttede utgangskontaktene og vannbadløsningen opp til maksimal systemspenning i modulen i 2 minutter.
Isolasjonsmotstanden skal ikke være mindre enn 40 MΩ for hver kvadratmeter for moduler med et område større enn 0,1 m2.
Det er avgjørende å vite at sammenkoblingsstykkene skal være nedsenket i løsningen under testen, og dette hvor en defekt tilkoblingsdesign kan være årsaken til et viktig FAIL-resultat.
Merk:Svikt i testen for våt lekkasjestrøm på grunn av defekte kontakter er ikke en sjelden hendelse, og som sådan representerer den definitivt en reell fare for operatører i feltet. Det er ingen IEC-standard som adresserer PV-kontakter, men det er en harmonisert europeisk standard (EN 50521). Sertifiserte kontakter til EN 50521 har gjennomgått alvorlige tester, inkludert termiske sykluser (200) og fuktig varme (1000 timer), og den kan brukes som et kriterium for valg av leverandører. Imidlertid vil testen med modulen ha det endelige ordet. Å holde øye med kontaktene som følger med koblingsboksene er en delikat oppgave for produsenter av PV-moduler. “Enkel” bytte av tilkoblingsleverandører med ulik design kan utgjøre en stor risiko for test av våt lekkasje.
Den våte lekkasjestrømmetesten er rangert som en av de mest gjentatte feilene under PV-kvalifisering på testlaboratoriene. Når feilen ikke skyldes problemer i forbindelse med kontakten (som nevnt ovenfor), vil feilen sannsynligvis skje etter Damp Heat-testen og / eller Humidity Freeze-testen for moduler som har problemer med laminering og kantforseglingsprosesser under produksjonen.
Temperaturkoeffisienter: er en ytelsesparameter.
Hensikten er å bestemme temperaturkoeffisientene til kortslutningsstrømmen Isc (α), åpen kretsspenning Voc (β)
og maksimal effekt (Pmax) (δ) fra modulmålinger. Koeffisientene som er bestemt slik er bare gyldige ved den irradians som målingene ble foretatt (dvs. ved 1000 W / m2for de fleste laboratorier som bruker solsimulator).
For moduler med kjent linearitet over et visst irradiansområde i henhold til IEC 60891, kan de beregnede koeffisientene anses som gyldige over det irradiansområdet.
IEC 61646 er mer "forsiktig" og gjør en ekstra merknad angående tynnfilmmoduler, hvis temperaturkoeffisienter kan avhenge av bestrålingen og den termiske historien til modulen ... Men fra et testperspektiv blir temperaturkoeffisienten testboksen ganske enkelt satt under første testsekvens til venstre (fig. 3). Den "bestråling og termiske historien" til den prøven består ganske enkelt av "reisen" den tok for å komme til laboratoriet, av miljøforholdene den ble lagret under, av de første testene og til slutt av utendørs eksponeringstesten (60 kWh / m2).
To metoder brukes for måling med solsimulatorer:
1. under oppvarming av modulen eller
2. avkjøling av modulen;
over et intervall på 30 ° C (for eksempel,25 ° C - 55 ° C), og ved hver 5 ° C intervaller tar solsimulatoren en IV-måling (Isc, Voc, Pmax reflekteres ikke, men måles under IV-feien) inkludert Isc, Voc og Pmax.
Verdiene til Isc, Voc og Pmax er plottet som temperaturfunksjoner for hvert datasett. Koeffisientene α, β og δ blir beregnet fra skråningene til de minst kvadratiske passformede rette linjene for de tre plottede funksjonene
Gitt et visst bestrålingsnivå, skal det bemerkes at β (for Voc) og δ (for Pmax) er de to mest følsomme for temperaturendringer. De har begge "-" tegnet, som angir at Voc og Pmax synker med økende temperatur, mens α (for Isc) har "+" -tegnet, men mye mindre enn β og δ. Alle tre koeffisienter kan uttrykkes som relative prosenter ved å dele de beregnede a, ß og δ med verdiene til Isc, Voc og Pmax ved 25 ° C (1000 W / m2).
Temperaturkoeffisienter er ytelsesparametere som ofte brukes av sluttbrukere for å simulere energiutbyttet til modulene i varme klima. Man må huske at de har gyldighet på 1000 W / m2irradiansnivå som brukes i laboratoriet, med mindre modulens linearitet på forskjellige irradiansnivåer er bevist.
Nominal Operating Cell Temperature (NOCT): er en ytelsesparameter.
NOCT er definert for en åpen rackmontert modul i følgende standard referansemiljø:
helningsvinkel: 45 ° fra horisontalen
total bestråling: 800 W / m2
omgivelsestemperatur: 20 ° C
vindhastighet: 1 m / s
ingen elektrisk belastning: åpen krets
NOCT kan brukes av systemdesigneren som en guide til temperaturen som en modul vil fungere i feltet, og det er derfor en nyttig parameter når du sammenligner ytelsen til forskjellige moduldesign. Imidlertid
faktisk driftstemperatur er direkte avhengig av monteringsstruktur, irradiance, vindhastighet, omgivelsestemperatur, refleksjoner og utslipp fra bakken og gjenstander i nærheten, etc.
Den såkalte “primærmetoden” for å bestemme NOCT er en utendørs målemetode brukt av både IEC 61215 og IEC 61646, og er universelt anvendbar for alle PV-moduler. Når det gjelder moduler som ikke er beregnet for montering i åpent stativ, kan den primære metoden brukes til å bestemme likevektstemperatur for solcelleforbindelse, med modulen montert som anbefalt av produsenten.
Testoppsettet krever datalogging og valg for bestråling (pyronameter), omgivelsestemperatur (temperatursensorer), celletemperatur (termoelementer festet på baksiden av modulen tilsvarende de to sentrale cellene), vindhastighet (hastighetssensor) og vindretning (retningsføler). Alle disse mengdene skal være innen visse intervaller for å være akseptable for beregning av NOCT.
Et minimumssett på 10 akseptable datapunkter tatt både før og etter 'solmiddag' brukes for beregning av den endelige NOCT.
Utendørs eksponering: er en irradiansetest.
Hensikten er en foreløpig vurdering av modulens evne til å motstå eksponering for utendørs forhold. Imidlertid innebærer det bare eksponering for totalt 60 kWh / m2som er en ganske kort periode for å gjøre noen vurderinger om modulens levetid.
På den annen side kan denne testen være en nyttig indikator på mulige problemer som kanskje ikke blir oppdaget av de andre laboratorietestene.
IEC 61215 krever nedbrytning av maksimal effekt (Pmax) for ikke å overstige 5% av startverdien.
IEC 61646 krever maksimal effekt (Pmax) for ikke å være lavere enn merket “Pmax - t%.”
Mens forkondisjonerte c-Si-moduler i henhold til IEC 61215 (5,5 kWh / m2) viser ikke noen kritikk ved denne testen, visse tynnfilmteknologier kan ha flere problemer. Årsaken kan forklares med det faktum at i IEC 61646 må den målte Pmax etter 60 kWh / m2 eksponering være høyere enn merket “Pmax - t% av produsenten. Denne ene prøven er under den første testsekvensen, der den eneste "historien" er de første testene og utendørseksponeringen for totalt 60 kWh / m2 under forskjellige klimatiske forhold over 24 timer avhengig av laboratoriets beliggenhet. En solid kunnskap om teknologien som testes av produsenten med tanke på lysindusert nedbrytning, følsomhet for varme, fuktighet etc. er avgjørende for å kunne bestemme den karakteriserte Pmax korrekt og bestå testen.
Hot-spot utholdenhet: er en termisk / diagnostisk test.
Hensikten er å bestemme modulens evne til å tåle lokal oppvarming forårsaket av sprukne, uoverensstemmede celler, sammenkoblingsfeil, delvis skygge eller tilsmussing.
Oppvarming av varme punkter oppstår når driftsstrømmen til modulen overstiger den reduserte kortslutningsstrømmen til en (e) skygget (eller skyggelagt) celle (r). Dette vil tvinge cellen (e) til en omvendt forspenningstilstand når den blir en belastning som avleder varmen. Alvorlige hot spot-fenomener kan være så dramatiske som direkte forbrenning av alle lag, sprekker eller til og med brudd på glasset. Det er viktig å merke seg at selv under mindre alvorlige hot-spot-forhold, med intervensjon av bypass-dioden, utelukkes en del (også kjent som en streng) av modulen og forårsaker et fornuftig fall i strømutgangen til modulen.
Tilnærmingen til å simulere realistiske hot-spot-forhold i den relevante klausul 10.9 i IEC 61215 diskuteres stadig.
Det er godtatt av de viktigste testlaboratoriene at den nåværende versjonen av hot-spot-metoden ikke representerer, og at den heller ikke er i stand til å representere en reell hot-spot-situasjon. En forbedret hot-spot-metode er utarbeidet innen TC82 av IEC og forventes å bli normativ med 3rdutgave av IEC 61215 i 2010. Noen testlaboratorier har besluttet å allerede bruke den forbedrede metoden.
Ytterligere innsikt og detaljer vil bli gitt i en fremtidig artikkel.
Selv om statistikk for sviktfrekvens i forskjellige laboratorier kan variere, synes hot-spot fortsatt å være blant de 5 hyppigste feilene for både c-Si og tynnfilmmoduler.
Omkjøringsdiode: er en termisk test.
Omkjøringsdiode er et veldig viktig aspekt ved moduldesign. Det er en kritisk komponent som bestemmer den termiske oppførselen til modulen under hot-spot forhold, og derfor også direkte påvirker påliteligheten i feltet.
Testmetoden krever å feste et termoelement til dioden (e) kroppen, varme modulen opp til 75 ° C ± 5 ° C og påføre en strøm lik kortslutningsstrømmen Isc målt ved STC i 1 time.
Temperaturen på hvert bypass-diodekropp måles (Tcase) og forbindelsestemperaturen (Tj) beregnes
ved å bruke en formel ved å bruke spesifikasjonene levert av diodens produsent (RTHjc=konstant levert av diodeprodusenten relatert til Tj til Tcase, typisk en designparameter, og UD=diodespenning, ID=diodestrøm).
Deretter økes strømmen til 1,25 ganger kortslutningsstrømmen til modulen Isc målt ved STC i ytterligere en time, mens modulens temperatur holdes på samme temperatur.
Dioden skal fortsatt være i drift.
Feil i bypass-diodetester oppstår fortsatt med en viss frekvens forårsaket av enten overvurdering av diodeprodusenten eller feil elektrisk konfigurasjon med hensyn til modulens Isc av modulprodusenten.
I de fleste tilfeller leveres bypassdiodene som integrerte komponenter i koblingsboksen til hele underenheten (koblingsboks + kabel + kontakt). Derfor er det av avgjørende betydning å sørge for at denne lille komponenten blir nøye sjekket under innkommende varekontroller av modulprodusenten.
UV-forkondisjonering: er en bestrålingstest.
Hensikten er å identifisere materialer som er mottagelige for ultrafiolett (UV) nedbrytning før termosyklusen og fuktighetsfrysingstestene blir utført.
IEC 61215 krever å utsette modulen for en total UV-bestråling på 15 kWh / m2i (UVA + UVB) -regionene
(280 nm - 400 nm), med minst 5 kWh / m2dvs. 33% i UVB-regionen (280 nm - 320 nm), mens modulen holdes på 60 ° C ± 5 ° C.
(IEC 61646 krever en UVB-del på 3% til 10% av den totale UV-bestrålingen). Dette kravet er nå også harmonisert for IEC 61215 av et CTL-beslutningsark nr. 733 innenfor IECEE CB-ordningen.
Et kritisk aspekt ved oppsettet av UV-kamrene er å ha kalibrerte UVA- og UVB-sensorer som sikrer sporbarhet også ved driftstemperaturer på 60 ° C ± 5 ° C, mens de fremdeles fungerer korrekt under de lange eksponeringstidene i de varme UV-kamrene.
Den svært lave sviktfrekvensen for UV-eksponeringstest i PV-laboratorier kan forklares med den relativt lave mengden UV-bestråling sammenlignet med reelle eksponeringer i løpet av modulens levetid.
Termisk sykling TC200 (200 sykluser): er en miljøtest.
Denne testen har som formål å simulere termiske påkjenninger på materialer som et resultat av endringer i ekstreme temperaturer. Oftest utfordres loddede forbindelser inne i laminatet på grunn av de forskjellige termiske ekspansjonskoeffisientene til de forskjellige innkapslede materialene. Dette kan føre til svikt ved større feil, for Pmax-nedbrytning, avbrudd i det elektriske kretsløpet eller isolasjonstesten.
IEC 61215 krever injeksjon av en strøm innen ± 2% av strømmen målt ved topp effekt (Imp) når modulens temperatur er over 25 ° C.
Det er ingen strøminjeksjon for IEC 61646, men kontinuiteten til den elektriske kretsen må overvåkes (en liten motstandsbelastning vil være tilstrekkelig).
Modulen blir utsatt for sykletemperaturgrensene på –40 ° C ± 2 ° C og +85 ° C ± 2 ° C med profilen i figur 4.
Sviktfrekvensen for TC200 kan være så høy som 30-40%. Hvis i kombinasjon med Damp Heat, i begge laboratorier, kan begge utgjøre mer enn 70% av de totale feilene for c-Si-moduler.
TC200-feilraten er lavere for tynnfilm, men likevel verdt produsentens oppmerksomhet.
Luftfuktighet-fryser: er en miljøtest.
Hensikten er å bestemme modulens evne til å motstå effekten av høye temperaturer kombinert med fuktighet etterfulgt av ekstremt lave temperaturer.
Modulen blir utsatt for 10 komplette sykluser i henhold til den harmoniserte profilen i figur 5 (IEC 61646).
Krav til relativ fuktighet RF=85% ± 5% gjelder bare ved 85 ° C.
Etter denne testen får modulen hvile mellom 2 og 4 timer før visuell inspeksjon, maksimal utgangseffekt og isolasjonsmotstand.
Sviktfrekvensen for denne testen holder seg i området 10-20%.
Robusthet av avslutninger: er en mekanisk test.
For å bestemme robustheten til modulens avslutninger, som kan være ledninger, flyledninger, skruer, eller som for de fleste tilfeller, PV-kontakter (Type C). Avslutningene gjennomgår en stresstest som simulerer normal montering og håndtering gjennom forskjellige sykluser og nivåer av strekkfasthet og bøynings- og momenttester som referert til i en annen standard, IEC 60068-2-21.
Fuktig varme DH1000 (1000 timer): er en miljøprøve.
Hensikten er å bestemme modulens evne til å motstå langtidseksponering for penetrering av fuktighet ved å bruke 85 ° C ± 2 ° C med en relativ fuktighet på 85% ± 5% i 1000 timer.
DH1000 er den mest "ondartede" og på den øverste listen over sviktfrekvenser i noen laboratorier som utgjør opptil 40-50% av de totale feilene for c-Si-moduler. Lignende feilnivåer kan observeres for DH1000 også med tynnfilm.
Alvorlighetsgraden av denne testen utfordrer spesielt lamineringsprosessen og kantforseglingen fra fuktighet. Viktige delaminasjoner og korrosjon av celledeler kan observeres som et resultat av fuktighetsinntrenging. Selv i tilfelle ingen større feil oppdages etter DH1000, har modulen blitt stresset til at den blir "skjør" for den påfølgende mekaniske belastningstesten.
Mekanisk belastningstest
Denne lastetesten skal undersøke modulens evne til å motstå vind, snø, statisk eller isbelastning.
Mekanisk belastning kommer etter Damp Heat og gjøres derfor på en prøve som har gjennomgått et alvorlig miljøspenning.
Det mest kritiske aspektet ved denne testen er relatert til montering av modulen i henhold til produsentens monteringsanvisning, dvs. bruk av de tiltenkte festepunktene til modulen på monteringsstrukturen med den tiltenkte avstanden mellom disse punktene, og bruk av passende monteringsutstyr , hvis noen (mutter, bolter, klemmer osv.).
Enkelte tilfeller av store områder og rammeløse tynnfilmmoduler er av kritisk betydning med hensyn til ovennevnte forhold.
Hvis man ikke ivaretar riktig montering, blir man igjen med spørsmålet om feilen var forårsaket på grunn av strukturelle problemer eller på grunn av en upassende monteringsteknikk.
Et annet aspekt som må vurderes er ensartetheten av den påførte belastningen over overflaten av modulen. Standardene krever at belastningen påføres "på en gradvis, enhetlig måte" uten å spesifisere hvordan kontrollen skal være ensartet.
2400 Pa påføres (som tilsvarer et vindtrykk på 130 km / time) i 1 time på hver side av modulen.
Hvis modulen skal kvalifiseres for å tåle tunge ansamlinger av snø og is, økes belastningen som er påført foran på modulen under den siste syklusen av denne testen fra 2.400 Pa til 5.400 Pa.
På slutten skal det ikke være noen større visuelle defekter, ingen intermitterende åpen krets oppdaget under testen. Også Pmax (kun for IEC 61215) og isolasjonsmotstand kontrolleres etter denne testen.
Hail impact: er en mekanisk test.
For å verifisere at modulen er i stand til å motstå virkningen av hagl som er ved en temperatur på ~ -4 ° C. Testutstyret er en unik bærerakett som er i stand til å drive forskjellige vekter av isballer med de angitte hastighetene for å treffe modulen på 11 spesifiserte støtsteder + / - 10 mm avstandsvariasjon. (Tabell 1)
Tiden mellom fjerning av isballen fra kjølebeholderen og påvirkningen på modulen skal ikke overstige 60 sekunder.
Det er ganske vanlig å bruke iskuler på 25 mm / 7,53 g.
Igjen, etter testen bør man sjekke om det er noen store feil som skyldes hagl og også Pmax (kun for IEC 61215) og isolasjonsmotstand.
Laboratoriestatistikk viser svært lave sviktfrekvenser for denne testen.
Lysbløtlegging: irradiance(gjelder bare tynnfilm IEC 61646)
Dette er en kritisk passasje for den endelige godkjenning / ikke bestått av tynnfilmsmoduler. Hensikten er å stabilisere de elektriske egenskapene til tynnfilmmoduler ved hjelp av langvarig eksponering for irradians etter at alle testene er gjennomført før Pmax kontrolleres mot minimumsverdien som er merket av produsenten.
Testen kan utføres i naturlig sollys eller under solcellesimulator med stabil tilstand.
Modulene, under en resistiv belastningstilstand, plasseres under en irradians mellom 600 - 1000 W / m2 innenfor et temperaturområde på 50 ° C ± 10 ° C inntil stabilisering oppstår, som er når målingene av Pmax fra to påfølgende perioder med eksponering av minst 43 kWh / m2hver oppfylte betingelsen (Pmax - Pmin) / P (gjennomsnitt)<>
Til slutt en merknad angående IECEE Retest Retningslinje. Interessant nok er det ikke godt definert hva som kan betraktes som "endring i celleteknologi" for tynnfilm, og dermed etterlater et stort grått område med forskjellige tolkninger og tilnærminger i tilfeller hvor man kan si en "teknologi og effektivisering," "stabilisering forbedring, "eller" kraftutgang øker. " Er dette tilfeller av "endring i celleteknologi", og hvis ja, i hvilken grad og hvilke tester må gjentas? Som det leses i dag, forlater Retest Guideline en vei til å utvide tidligere sertifiseringer som går opp i kraft (GG gt; 10%) ved ganske enkelt å gjenta hot-spot-testen.
Merknad 2 om Retest Guideline-sitatene “… Endelig lysbløtlegging 10.19 test er obligatorisk for alle testprøver,” men i praksis blir det ofte ignorert av testlaboratoriene med resultatet av å utvide fornuftig økt kraft uten å sette under prøve hovedaspektet av tynt -filmteknologi: kraftstabilisering.
Oppsummert ble testene beskrevet i denne artikkelen bestemt av IEC som de minimale kravene til ytelsestesting, men som angitt i begynnelsen, må man også overholde sikkerhetsdesign og testkrav i
IEC 61730-1 og IEC 61730-2. Ettersom produsenter streber etter å være mer konkurransedyktige på markedet, jobber de fleste med et sertifiseringsorgan for å bevise at modulen deres har gjennomgått et upartisk, objektivt testprogram. Hvis det oppstår endringer under omdesign eller deres produksjonsprosesser, bruker sertifiseringsorganer den 'harmoniserte' IECEE CB Scheme retesting av retningslinjer for å bestemme hvilke tester som skal gjentas før utvidelse av tidligere sertifiseringer. Når det gjelder pålitelighet, er det noen som går så langt som å gjennomføre en utvidelse av kombinerte innendørs- og utendørs pålitelighetsprogrammer over ett år.
Regan Arndt er den nordamerikanske sjefen og teknisk sertifiserer for TÜV SÜDs Photovoltaic Team lokalisert i Fremont, CA. Han ble uteksaminert fra Electronics Engineering ved det sørlige Alberta Institute of Technology (SAIT) i Calgary, Alberta, Canada og har over 15 års erfaring med testing og sertifisering innen områdene Photovoltaics, Information Technology Equipment, Telekommunikasjon og elektrisk utstyr for måling, kontroll , og laboratoriebruk. Regan fikk formell opplæring for Photovoltaic Design og testing ved Beijing Chinese Academy of Sciences Renewable Energy Department. Han kan nås på rarndt @ tuvam.com.
Dr. Ing. Robert Puto er den globale direktøren for Photovoltacs ved TUV SUD. Han har doktorgrad i elektronisk ingeniørvitenskap fra Politecnico di Torino (Polytechnic University of Turin), Italia og en mastergrad i International Business Management fra CEIBS - Shanghai, Kina. Han har 15 års erfaring med testing og sertifisering av en rekke elektriske produkter inkludert fotovoltaikk. Han fungerer også som PV Senior Product Specialist i TÜV SÜD-gruppen, har teknisk sertifiseringsstatus for PV, og er autorisert revisor for ISO IEC 17025 laboratorievurderinger.
