Zdroj: incompliancemag
Fotovoltaický (PV) průmysl zažil po roce 2000 neuvěřitelně rychlou transformaci v důsledku mimořádných technologických průlomů, od úrovně materiálu až po výrobu modulů ve velkém měřítku.
Vzhledem k tomu, že se v příštích letech očekává, že odvětví fotovoltaiky bude v následujících letech důsledně růst, upoutají pozornost provozovatelů trhu dvě hlavní otázky:
1. Co představuje modul „kvalitní“?
2. Jak „spolehlivé“ bude v terénu?
Oba prozatím zůstávají nezodpovězeni komplexním způsobem.
Výkonové standardy PV popsané v tomto článku, jmenovitě IEC 61215 (Ed. 2 - 2005) a IEC 61646
(Ed.2 - 2008), stanoví specifické testovací sekvence, podmínky a požadavky pro konstrukční kvalifikaci FV modulu.
Kvalifikace konstrukce se považuje za výkonovou schopnost FV modulu při dlouhodobém vystavení standardním klimatům (definovaným v IEC 60721-2-1). Kromě toho existuje několik dalších norem (IEC 61730-1, IEC 61730-2)
a UL1703), které se týkají bezpečnostních kvalifikací pro modul, ale tato oblast bude řešena v budoucím článku.
V oblasti certifikace je kvalifikace návrhu založena na zkoušení typu podle IEC, EN nebo jiných národních norem.
Je třeba zdůraznit nevhodnost termínů jako „certifikace IEC“ nebo „certifikát IEC“, jakož i reklamu využívající logo IEC místo loga certifikačního orgánu, který vydal certifikaci. IEC není certifikačním orgánem; je to zkratka pro Mezinárodní elektrotechnický výbor, mezinárodní normalizační organizaci.
Pokud je zkoušení typu kombinováno s pravidelnými inspekcemi v továrně prováděnými certifikačním orgánem, představuje to základ pro certifikáty vydané tímto certifikačním orgánem (tedy opatřené jejich konkrétní značkou / logem).
To může do určité míry představovat standardní kritérium pro „základní kvalitu“. Výraz „kvalita“ je však příliš obecný a často zneužitý, i když pouze na základě shody s normami IEC.
Dalším citlivým aspektem „kvality“ je „spolehlivost“ modulu - hlavní problém pro dodavatele / investory FV.
Spolehlivost není definována ani pokryta stávajícími normami IEC. Nedostatek standardů spolehlivosti je částečně způsoben skutečností, že k dnešnímu dni není dostatek statistických údajů shromážděných z FV polí (dokonce i „nejstarší“ FV instalace musí ještě dosáhnout své 20/25leté životnosti dle záruky) .
Ale jak IEC 61215, tak IEC 61646 jasně uvádějí, že v nich není řešena spolehlivost, takže kvalifikace návrhu podle těchto norem neimplikuje spolehlivost FV modulu. Proto se odborníci z výrobců, zkušeben a normalizačních orgánů scházejí ve snaze vypracovat základ pro standard spolehlivosti PV. První návrh lze očekávat, doufejme, že někdy v blízké budoucnosti.
Záruka je také otázkou, která stojí za zmínku. Na trhu je běžnou praxí prodávat / kupovat fotovoltaické moduly, na které se vztahuje 20letá záruka. Záruka se vztahuje na bezpečný provoz (bez elektrického, tepelného, mechanického a požárního nebezpečí) a přijatelnou úroveň výkonu, tj. Omezené zhoršení výkonu (většina deklaruje ztrátu 1% Pmax za rok).
Po vyjasnění obecného rozsahu aplikace a omezení s ohledem na kvalitu podle IEC 61215/61646 poskytuje následující popis obecný popis zkoušek, přičemž se zdůrazňují ty, které mají velký význam pro fotovoltaické moduly z krystalického křemíku (c-Si) a tenkovrstvých fotovoltaických modulů. Zatímco IEC 61215 byl navržen na základě solidních znalostí hlavních existujících technologií krystalického křemíku, IEC 61646 byla založena hlavně na technologii amorfního křemíku (a-Si). Proto relativně nové technologie, jako jsou CIGS, CdTe atd., Které vykazují zvláštní chování a citlivost na vystavení světlu a tepelné účinky, vyžadují během testování zvláštní pozornost a úvahy.
Rozdíly v těchto dvou normách budou zdůrazněny kurzívou.
Obě normy vyžadují, aby vzorky pro testování byly odebírány náhodně z výrobní šarže v souladu s IEC 60410.
Moduly musí být vyrobeny ze specifikovaných materiálů a součástí a podrobeny procesům zabezpečování kvality výrobce. Všechny vzorky musí být úplné v každém detailu a musí být dodány s pokyny výrobce pro montáž / instalaci.
Obrázek 1 popisuje povahu zkoušek.
Obecný přístup obou norem lze shrnout do:
Definovat „hlavní vizuální vady.”
Definovat „vyhovět / selhat" kritéria.
Dělatpočáteční testyna všech vzorcích.
Skupinové vzorkypodstoupittestovací sekvence.
Dělatpost testy po jednotlivých testech, atestovací sekvence(IEC 61215).
Proveďte testy po jednotlivých testech, akonečné promočení světla po testovacích sekvencích(IEC 61646).
Hledejte „hlavní vizuální vady" azkontrolovat „pass / fail“kritéria.
Obrázek 1
Různé vzorky procházejí paralelně různými testovacími sekvencemi, jak je uvedeno na obrázcích 2 a 3.
Obrázek 2: Kvalifikační testovací sekvence (IEC 61215)
Obrázek 3: Testovací sekvence (IEC 61646)
Pět „hlavních vizuálních vad“ je definováno v IEC 61215, zatímco v IEC 61646 je šest(kurzívou jsou rozdíly v IEC 61646):
a) rozbité, prasklé nebo natržené vnější povrchy, včetně superstrátů, substrátů, rámů a spojovacích krabic;
b) ohnuté nebo nevyrovnané vnější povrchy, včetně superstrátů, substrátů, rámů a spojovacích skříní, pokud by byla narušena instalace a / nebo činnost modulu;
c) trhlinu v buňce, jejíž šíření by mohlo odstranit více než 10% plochy této buňky z elektrického obvodu modulu;
c) dutiny nebo viditelná koroze v kterékoli z tenkých vrstev aktivních obvodů modulu, rozprostírající se přes více než 10% jakékoli buňky; (IEC 61646)
d) bubliny nebo delaminace tvořící souvislou cestu mezi jakoukoli částí elektrického obvodu a okrajem modulu;
e) ztráta mechanické integrity, pokud by byla narušena instalace a / nebo provoz modulu;
f) Značky modulů (štítky) již nejsou připojeny nebo jsou informace nečitelné. (IEC 61646)
Spolu s 6 provozními kritérii „vyhovět / nevyhovět“:
a) degradace maximálního výstupního výkonu nepřesahuje předepsaný limit po každé zkoušce ani 8% po každé zkušební sekvenci;
a) po konečném namočení není maximální výstupní výkon při STC menší než 90% minimální hodnoty stanovené výrobcem. (IEC 61646)
b) žádný vzorek nevykazoval během zkoušek žádný otevřený obvod;
c) neexistují žádné vizuální důkazy o závažných vadách;
d) po zkouškách jsou splněny požadavky na izolační zkoušku;
e) požadavky na zkoušku svodového proudu za mokra jsou splněny na začátku a na konci každé sekvence a po zkoušce vlhkým teplem;
f) jsou splněny specifické požadavky jednotlivých zkoušek.
Pokud dva nebo více vzorků nesplní kterékoli z těchto zkušebních kritérií, má se za to, že návrh nesplnil kvalifikaci. Pokud některý vzorek nevyhoví žádné zkoušce, další dva vzorky se podrobí celé příslušné testovací sekvenci od začátku. Pokud jeden nebo oba tyto nové vzorky rovněž selhají, má se za to, že konstrukce nesplňuje kvalifikační požadavky. Pokud oba vzorky projdou testovací sekvencí, má se za to, že návrh splňuje kvalifikační požadavky.
Poznámka:Určité poruchy, i když na jediném vzorku, mohou být ukazatelem závažných konstrukčních problémů vyžadujících analýzu poruch a přezkoumání návrhu, aby se zabránilo návratům z pole (problém spolehlivosti). V takových případech by laboratoř měla zastavit zkušební sekvenci a vyzvat výrobce, aby provedl podrobnou analýzu poruch, identifikoval hlavní příčinu a zavedl nezbytná nápravná opatření před předložením modifikovaných vzorků k opětovnému testování.
Rozdíl v položce a) mezi IEC 61215 a IEC 61646 týkající se degradace Pmax stojí za zmínku.
V IEC 61215 nesmí být degradace Pmax větší než 5% původní Pmax měřené na začátku každé jednotlivé zkoušky a nejvýše 8% po každé zkušební sekvenci.
V IEC 61646 existují dva klíčové prvky:
1. Definice minimálního Pmax (odvozeného od označeného Pmax ± t (%) na výrobním štítku, kde t (%) označuje výrobní toleranci).
2. Všechny vzorky se podrobí lehkému namáčení a musí vykazovat konečný Pmax ≥ 0,9 x (Pmax - t (%)).
Jinými slovy, IEC 61646 se vzdává kritéria degradace Pmax po jednotlivých testech (-5%) a testovacích sekvencí (-8%) použitých v IEC 61215, a místo toho se spoléhá na kontrolu degradace Pmax s odkazem na jmenovitý výkon po všechny testy byly dokončeny a vzorky byly nasáknuty světlem.
Další rozdíl spočívá v tom, že IEC 61215 vyžaduje, aby všechny vzorky byly „předkondicionovány“ tak, že budou vystaveny (otevřeno) celkem 5,5 kWh / m.2.
V IEC 61646 není požadováno, aby se zabránilo specifickým účinkům, které může mít předběžná úprava na různé technologie tenkých vrstev. Některé technologie tenkých vrstev jsou citlivější na degradaci způsobenou světlem, zatímco jiné jsou citlivější na vlivy temného tepla. Proto by počáteční po-post testy byly nehomogenním přístupem k vyhodnocení změn prostřednictvím testovacích sekvencí. Místo toho IEC 61646 požaduje konečné nasáknutí světla u všech vzorků po environmentálních sekvencích a pro kontrolní vzorek a měření konečného Pmax, aby se posoudilo, zda je degradace přijatelná s ohledem na jmenovitou minimální hodnotu Pmax.
Následuje stručný popis testů.(Rozdíly v IEC 61646 budou zdůrazněny kurzívou.)
Vizuální kontrola: je obvykle diagnostická kontrola.
Účelem je zjistit některý z výše uvedených „hlavních vizuálních vad“ definovaných kontrolou modulu v dobře osvětlené oblasti (1000 luxů).
Opakuje se několikrát ve všech testovacích sekvencích a provádí se více než kterýkoli jiný test.
Maximální výkon (Pmax): je obvykle výkonový parametr.
Provádí se také několikrát před a po různých zkouškách prostředí. Lze to provést pomocí simulátoru slunce nebo venku.
Přestože norma umožňuje provést test pro rozsah teplot buněk (25 ° C až 50 ° C) a úrovní ozáření (700 W / m2 až 1 100 W / m2), je běžnou praxí mezi FV laboratořemi provádět to za tzv. standardních testovacích podmínek (STC). Podle definice odpovídá STC: 1 000 W / m2, teplota článku 25 ° C, s referenčním slunečním spektrálním zářením zvaným Air Mass 1.5 (AM1.5), jak je definováno v IEC 60904-3.
Většina laboratoří používá vnitřní testování se solárními simulátory, které mají spektrum co nejblíže AM1.5. Charakteristiky a odchylky solárního simulátoru od standardu AM1.5 lze klasifikovat podle IEC 60904-9. Mnoho dodavatelů solárních simulátorů nabízí systémy klasifikované na nejvyšší možné hodnocení: AAA, kde první písmeno označuje kvalitu spektra, druhé písmeno; rovnoměrnost ozáření v testovací oblasti a třetí písmeno; časová stabilita ozáření. Klasifikaci solárních simulátorů lze nalézt v IEC 60904-9: 2007.
Poznámka:Vlastní prohlášení dodavatelů nemusí nutně představovat důkaz vysledovatelnosti měření k EU
Světová škála PV.
Správné a sledovatelné měření Pmax na světové fotovoltaické stupnici má zásadní význam. Nejen, že je to jedno z kritérií vyhovění / selhání, ale naměřené hodnoty mohou být také použity koncovými uživateli jako ukazatel výkonu pro hodnocení výtěžnosti energie.
Oba standardy stanovily několik požadavků na přesnost měření teploty, napětí, proudu a ozáření.
Je důležité si uvědomit, že požadovaná opakovatelnost pro měření výkonu v IEC 61215 je pouhá ± 1%.
V IEC 61646 se o takovém požadavku nezmiňuje, pravděpodobně kvůli známým problémům „nestability“ a „opakovatelnosti“ různých technologií tenkých vrstev. Místo toho má IEC 61646 obecné doporučení:
"Mělo by být vynaloženo veškeré úsilí, aby bylo zajištěno, že měření špičkového výkonu se provádí za podobných provozních podmínek, tj. Minimalizuje velikost korekce tím, že všechna měření špičkového výkonu na konkrétním modulu se provádí přibližně při stejné teplotě a ozáření."
Dalším důležitým faktorem přispívajícím k přesnosti měření Pmax, zejména u tenkých vrstev, je spektrální nesoulad mezi referenčními buňkami používanými laboratoří a specifickou zkoušenou technologií.
Izolační odpor: je zkouška elektrické bezpečnosti.
Účelem je zjistit, zda má modul dostatečnou elektrickou izolaci mezi jeho částmi přenášejícími proud a rámem (nebo vnějším světem). Tester dielektrické pevnosti se používá k aplikaci zdroje stejnosměrného napětí až do 1000 V plus dvojnásobek maximálního systémového napětí. Po zkoušce nedochází k žádným poruchám ani k žádnému sledování povrchu. Pro moduly s plochou větší než 0,1 m2, odpor nesmí být menší než 40 MΩ na každý metr čtvereční.
Zkouška svodového proudu za mokra: je také zkouškou elektrické bezpečnosti.
Účelem je vyhodnotit izolaci modulu proti pronikání vlhkosti za mokrých provozních podmínek (déšť, mlha, rosa, roztavený sníh), aby se zabránilo korozi, zemnímu zkratu a tedy nebezpečí úrazu elektrickým proudem.
Modul je ponořen v mělké nádrži do hloubky pokrývající všechny povrchy, s výjimkou kabelových vstupů propojovacích krabic, které nejsou konstruovány pro ponoření (nižší než IPX7). Zkušební napětí se přivede mezi zkratované výstupní konektory a roztok vodní lázně až do maximálního systémového napětí modulu po dobu 2 minut.
Izolační odpor nesmí být menší než 40 MΩ na každý metr čtvereční u modulů s plochou větší než 0,1 m2.
Je důležité vědět, že párovací konektory by měly být ponořeny do roztoku během testu, a to tam, kde vadná konstrukce konektorů může být příčinou důležitého výsledku FAIL.
Poznámka:Selhání testu mokrého svodového proudu v důsledku vadných konektorů není vzácnou událostí, a proto rozhodně představuje skutečné riziko pro operátory v terénu. Neexistuje žádná norma IEC pro adresování PV konektorů, ale existuje harmonizovaná evropská norma (EN 50521). Certifikované konektory podle EN 50521 prošly náročnými testy, včetně tepelných cyklů (200) a vlhkého tepla (1000 hodin), a lze je použít jako kritérium pro výběr dodavatelů. Test s modulem však bude mít poslední slovo. Pozorování výrobců konektorů dodávaných s propojovacími krabicemi je pro výrobce PV modulů velmi choulostivé. „Snadná“ změna dodavatelů konektorů s různou konstrukcí může představovat hlavní riziko pro zkoušku svodového proudu za mokra.
Test mokrého svodového proudu je zařazen mezi jednu z nejčastějších poruch během kvalifikace PV v testovacích laboratořích. Pokud selhání není způsobeno problémem konektoru (jak je uvedeno výše), k selhání dojde s největší pravděpodobností po testu za vlhka a / nebo při testu vlhkosti pro moduly, které mají během výroby problémy s laminováním a utěsněním okrajů.
Koeficienty teploty: jsou výkonnostní parametry.
Účelem je určit teplotní koeficienty zkratového proudu Isc (α), napětí Voc otevřeného obvodu (β)
a maximální výkon (Pmax) (5) z měření modulu. Takto určené koeficienty jsou platné pouze při ozáření, při kterém byla měření provedena (tj. Při 1000 W / m.)2pro většinu laboratoří využívajících sluneční simulátor).
U modulů se známou linearitou v určitém rozsahu ozáření podle IEC 60891 lze vypočítané koeficienty považovat za platné v tomto rozsahu ozáření.
IEC 61646 je „opatrnější“ a uvádí dodatečnou poznámku týkající se tenkovrstvých modulů, jejichž teplotní koeficienty mohou záviset na ozáření a tepelné historii modulu… Ale z hlediska testování je testovací box teplotního koeficientu jednoduše umístěn pod první testovací sekvence vlevo (obr. 3). „Ozařovací a tepelná historie“ tohoto vzorku sestává jednoduše z „cesty“, kterou trvalo, než se dostal do laboratoře, podmínek prostředí, ve kterém byl uložen, z počátečních zkoušek a konečně z testu vnější expozice (60 kWh) / m2).
Pro měření pomocí solárních simulátorů se používají dvě metody:
1. během zahřívání modulu nebo
2. ochlazení modulu;
v intervalu 30 ° C (například25 ° C - 55 ° C) a v každých 5 ° C provádí sluneční simulátor IV měření (Isc, Voc, Pmax se neodráží, ale měří se během IV rozmítání) včetně Isc, Voc a Pmax.
Hodnoty Isc, Voc a Pmax jsou vyneseny jako funkce teploty pro každou sadu dat. Koeficienty α, β a δ jsou vypočteny ze sklonu přímých linií pro nejmenší čtverce pro tři vykreslené funkce
Při určité úrovni ozáření je třeba poznamenat, že β (pro Voc) a δ (pro Pmax) jsou dva nejcitlivější na změny teploty. Oba mají znaménko „-“ označující, že Voc a Pmax klesají se zvyšující se teplotou, zatímco α (pro Isc) má znaménko „+“, i když mnohem menší hodnotu než β a δ. Všechny tři koeficienty mohou být vyjádřeny jako relativní procenta vydělením vypočtených a, P a 5 hodnotami Isc, Voc a Pmax při 25 ° C (1000 W / m2).
Koeficienty teploty jsou výkonové parametry, které koncoví uživatelé často používají ke simulaci energetické výtěžnosti modulů v horkých klimatických podmínkách. Je třeba si uvědomit, že jsou platné při 1000 W / m2úroveň ozáření použitá v laboratoři, pokud nebyla prokázána linearita modulu na různých úrovních ozáření.
Nominální provozní teplota buněk (NOCT): je výkonový parametr.
NOCT je definován pro modul s otevřeným stojanem v následujícím standardním referenčním prostředí:
úhel náklonu: 45 ° od vodorovné roviny
celková intenzita ozáření: 800 W / m2
okolní teplota: 20 ° C
rychlost větru: 1 m / s
bez elektrického zatížení: přerušený obvod
Návrhář systému může použít NOCT jako vodítko pro teplotu, při které bude modul pracovat v terénu, a proto je užitečným parametrem při porovnávání výkonnosti různých návrhů modulů. Nicméně,
skutečná provozní teplota je přímo závislá na montážní struktuře, ozáření, rychlosti větru, okolní teplotě, odrazech a emisích ze země a okolních objektů atd.
Tzv. „Primární metoda“ pro stanovení NOCT je metoda venkovního měření používaná jak IEC 61215, tak IEC 61646 a je univerzálně použitelná pro všechny FV moduly. V případě modulů, které nejsou určeny k montáži do otevřeného stojanu, lze primární metodu použít ke stanovení rovnovážné průměrné teploty spoje solárních článků, přičemž se modul namontuje podle doporučení výrobce.
Nastavení testu vyžaduje protokolování a výběr dat pro ozáření (pyronametr), okolní teplotu (teplotní senzory), teplotu článku (termočlánky připojené na zadní straně modulu odpovídající dvěma centrálním buňkám), rychlost větru (snímač rychlosti) a směr větru (směrový senzor). Všechna tato množství musí být v určitých intervalech, aby byla přijatelná pro výpočet NOCT.
Pro výpočet konečného NOCT se použije minimální soubor 10 přijatelných datových bodů odebraných před i po „slunečním poledním“.
Venkovní expozice: je zkouška ozáření.
Účelem je předběžné posouzení schopnosti modulu odolat vystavení venkovním podmínkám. Jedná se však pouze o expozici celkem 60 kWh / m2což je poměrně krátké časové období, aby bylo možné posoudit životnost modulu.
Na druhou stranu může být tento test užitečným ukazatelem možných problémů, které by nemusely být detekovány jinými laboratorními testy.
IEC 61215 vyžaduje snížení maximálního výkonu (Pmax), které nesmí překročit 5% původní hodnoty.
IEC 61646 vyžaduje, aby maximální výkon (Pmax) nebyl nižší než označený „Pmax - t%“.
Předkondicionované moduly c-Si podle IEC 61215 (5,5 kWh / m2) nevykazují při tomto testu kritičnost, některé technologie tenkých vrstev mohou mít více problémů. Důvod lze vysvětlit skutečností, že v IEC 61646 musí být naměřený Pmax po expozici 60 kWh / m2 vyšší než výrobce označený „Pmax - t%. Tento jeden vzorek je v první zkušební sekvenci, kde jedinou „historií“ jsou počáteční zkoušky a venkovní expozice celkem 60 kWh / m2 za různých klimatických podmínek po dobu 24 hodin v závislosti na umístění laboratoře. Pro správné stanovení jmenovitého Pmax a úspěšnost zkoušky je nezbytná spolehlivá znalost testované technologie, pokud jde o degradaci indukovanou světlem, citlivost na teplo, vlhkost atd.
Vytrvalostní bod: je tepelně / diagnostický test.
Účelem je určit schopnost modulu odolávat lokálnímu zahřívání způsobenému popraskanými, chybně propojenými buňkami, selháním propojení, částečným stínováním nebo znečištěním.
K ohřevu v horkých bodech dochází, když provozní proud modulu překročí snížený zkratový proud vadné (nebo stínované) buňky (buněk). To přinutí buňku (buňky) do stavu reverzního předpětí, když se stane zátěží, která rozptyluje teplo. Závažné jevy horkých míst mohou být tak dramatické jako přímé popáleniny všech vrstev, praskání nebo dokonce rozbití skla. Je důležité si uvědomit, že i za méně závažných podmínek horkých míst je zásahem diody obtoku vyloučena část (také známá jako řetězec) modulu, což způsobuje citlivý pokles výkonu na výstupu modulu.
O přístupu ke simulaci realistických podmínek hot-spotu podle příslušného bodu 10.9 v IEC 61215 se neustále diskutuje.
Hlavní zkušební laboratoře uznávají, že současná verze metody hot-spot nepředstavuje ani není schopna představovat skutečnou situaci hot-spot. Vylepšená metoda hot-spot byla navržena v rámci TC82 IEC a očekává se, že se stane normativním s 3rdvydání IEC 61215 v roce 2010. Některé zkušební laboratoře se rozhodly použít vylepšenou metodu.
Další informace a podrobnosti budou uvedeny v budoucím článku.
Ačkoli se statistika poruchovosti v různých laboratořích může lišit, hot-spot se stále jeví mezi 5 nejčastějších poruch jak u modulů c-Si, tak u tenkovrstvých modulů.
Bypass diode: je tepelná zkouška.
Obtoková dioda je velmi důležitým aspektem návrhu modulu. Je to rozhodující komponenta určující tepelné chování modulu v podmínkách horkých míst, a tedy také přímo ovlivňující spolehlivost v terénu.
Zkušební metoda vyžaduje připojení termočlánku k tělu diody (diod), zahřátí modulu na 75 ° C ± 5 ° C a přivedení proudu rovnajícího se zkratovému proudu Isc měřenému při STC po dobu 1 hodiny.
Teplota každého těla obtokové diody se měří (Tcase) a vypočte se teplota spoje (Tj)
s použitím vzorce používajícího specifikace poskytnuté výrobcem diody (RTHjc=konstanta poskytovaná výrobcem diody týkající se Tj k Tcase, obvykle konstrukční parametr a UD=napětí diody, ID=proud diody).
Potom se proud zvýší na 1,25násobek zkratového proudu modulu Isc měřeného na STC po dobu další hodiny, přičemž se teplota modulu udržuje na stejné teplotě.
Dioda musí být stále funkční.
Selhání testů obtokových diod stále přetrvává s určitou frekvencí způsobenou buď nadhodnocením výrobcem diod nebo nesprávnou elektrickou konfigurací s ohledem na Isc modulu výrobcem modulu.
Ve většině případů jsou obtokové diody dodávány jako zabudované komponenty do propojovací krabice celé podsestavy (propojovací krabice + kabel + konektor). Proto je velmi důležité zajistit, aby tento malý komponent byl pečlivě zkontrolován během kontroly příchozího zboží výrobcem modulu.
UV předkondicionování: je test ozařování.
Účelem je identifikovat materiály, které jsou náchylné k ultrafialové (UV) degradaci před provedením zkoušek tepelného cyklu a vlhkosti.
IEC 61215 vyžaduje, aby byl modul vystaven celkovému UV záření 15 kWh / m2v (UVA + UVB) oblastech
(280 nm - 400 nm), s alespoň 5 kWh / m2tj. 33% v oblasti UVB (280 nm - 320 nm), přičemž se modul udržuje při 60 ° C ± 5 ° C.
(IEC 61646 vyžaduje podíl UVB od 3% do 10% celkového UV záření). Tento požadavek byl nyní harmonizován také pro IEC 61215 na základě rozhodnutí CTL č. 733 v rámci IECEE CB Scheme.
Jedním z kritických aspektů uspořádání UV komor je kalibrování UVA a UVB senzorů zajišťujících sledovatelnost také při provozních teplotách 60 ° C ± 5 ° C, přičemž stále pracuje správně během dlouhých expozičních časů v horkých UV komorách.
Velmi nízká míra selhání testu vystavení UV záření ve fotovoltaických laboratořích může být vysvětlena relativně nízkým množstvím UV záření ve srovnání se skutečnými expozicemi během životnosti modulu.
Tepelné cyklování TC200 (200 cyklů): je zkouška prostředí.
Účelem této zkoušky je simulace tepelného namáhání materiálů v důsledku změn extrémních teplot. Nejčastěji jsou pájené spoje napadeny uvnitř laminátu kvůli různým koeficientům tepelné roztažnosti různých zapouzdřených materiálů. To může mít za následek selhání velkých vad, degradaci Pmax, přerušení elektrického obvodu nebo zkoušku izolace.
IEC 61215 vyžaduje vstřikování proudu do ± 2% proudu měřeného při špičkovém výkonu (Imp), když je teplota modulu nad 25 ° C.
Neexistuje žádné proudové vstřikování pro IEC 61646, nicméně kontinuita elektrického obvodu musí být sledována (postačuje malé odporové zatížení).
Modul je podroben teplotním limitům pro cyklování –40 ° C ± 2 ° C a ~ 85 ° C ± 2 ° C s profilem na obrázku 4.
Poruchovost u TC200 může být až 30-40%. Pokud je v některých laboratořích v kombinaci s vlhkým teplem, obě mohou představovat více než 70% celkových poruch modulů c-Si.
Míra selhání TC200 je nižší u tenkých vrstev, ale stále stojí za pozornost výrobců.
Zmrazování vlhkosti: je zkouška prostředí.
Účelem je určit schopnost modulu odolávat účinkům vysokých teplot v kombinaci s vlhkostí následovaných extrémně nízkými teplotami.
Modul je podroben 10 úplným cyklům podle harmonizovaného profilu na obrázku 5 (IEC 61646).
Požadavek relativní vlhkosti RH=85% ± 5% platí pouze při 85 ° C.
Po této zkoušce se modul nechá odpočívat mezi 2 a 4 hodinami před vizuální kontrolou, změří se maximální výstupní výkon a izolační odpor.
Míra selhání tohoto testu zůstává v rozmezí 10-20%.
Robustnost zakončení: je mechanická zkouška.
Pro určení robustnosti zakončení modulu, kterým mohou být dráty, létající vodiče, šrouby nebo ve většině případů PV konektory (typ C). Ukončení se podrobí zátěžové zkoušce, která simuluje normální montáž a manipulaci různými cykly a úrovněmi pevnosti v tahu a ohybu a zkouškami točivého momentu, jak je uvedeno v jiné normě IEC 60068-2-21.
Vlhké teplo DH1000 (1000 hodin): je zkouška prostředí.
Účelem je určit schopnost modulu odolávat dlouhodobému vystavení pronikání vlhkosti aplikací 85 ° C ± 2 ° C s relativní vlhkostí 85% ± 5% po dobu 1000 hodin.
DH1000 je nejvíce „maligní“ a na špičkovém seznamu poruch v některých laboratořích, které představují až 40-50% celkových poruch pro moduly c-Si. Podobné míry poruch lze pozorovat u DH1000 také u tenkých vrstev.
Závažnost tohoto testu je výzvou zejména pro proces laminování a utěsnění hran před vlhkostí. Důležité delaminace a koroze částí buněk lze pozorovat v důsledku pronikání vlhkosti. I v případě, že po DH1000 nebyly zjištěny žádné závažné závady, byl modul zdůrazněn do té míry, že se stane „křehkým“ pro následnou zkoušku mechanického zatížení.
Zkouška mechanickým zatížením
Tento zátěžový test má prozkoumat schopnost modulu odolávat větru, sněhu, statickému nebo ledovému zatížení.
Mechanické zatížení přichází za vlhkým teplem, a proto se provádí na vzorku, který byl vystaven silnému zatížení životního prostředí.
Nejkritičtější aspekt této zkoušky se týká montáže modulu podle montážních pokynů výrobce, tj. Použití určených upevňovacích bodů modulu na montážní konstrukci s plánovanou vzdáleností mezi těmito body a použití vhodného montážního příslušenství. , pokud existují (matice, šrouby, svorky atd.).
Některé případy velkoplošných a bezrámových tenkovrstvých modulů jsou s ohledem na výše uvedené podmínky kriticky znepokojivé.
Pokud není věnována pozornost správnému připevnění, zůstává otázkou, zda k poruše došlo kvůli strukturálním problémům nebo kvůli nevhodnému způsobu montáže.
Dalším aspektem, který je třeba vzít v úvahu, je rovnoměrnost aplikovaného zatížení na povrch modulu. Normy vyžadují, aby zatížení bylo aplikováno „postupným a jednotným způsobem“, aniž by bylo stanoveno, jak zkontrolovat uniformitu.
Na každou plochu modulu se aplikuje 1 400 Pa (což odpovídá tlaku větru 130 km / h) po dobu 1 hodiny.
Má-li být modul kvalifikován tak, aby vydržel silné hromadění sněhu a ledu, zvýší se zatížení působící na přední část modulu během posledního cyklu této zkoušky z 2 400 Pa na 5 400 Pa.
Na konci nesmí být během zkoušky zjištěny žádné významné vizuální vady ani přerušovaný otevřený obvod. Po této zkoušce se kontrolují také Pmax (pouze pro IEC 61215) a izolační odpor.
Dopad krupobití: je mechanický test.
Ověřte, zda je modul schopen odolat dopadům krupobití, které jsou při teplotě ~ -4 ° C. Zkušební zařízení je jedinečný launcher schopný pohánět různé hmotnosti ledových koulí při specifikovaných rychlostech tak, aby zasáhl modul v 11 specifikovaných místech nárazu + / - 10 mm vzdálenost vzdálenost. (Stůl 1)
Doba mezi vyjmutím ledové koule z chladicího zásobníku a nárazem na modul nesmí překročit 60 s.
Obvykle se používá ledových koulí 25 mm / 7,53 g.
Po zkoušce je třeba znovu zkontrolovat, zda nedošlo k závažným závadám způsobeným krupobitím a také se zkontroluje Pmax (pouze pro IEC 61215) a izolační odpor.
Laboratorní statistiky ukazují velmi nízkou míru selhání pro tento test.
Osvícení: ozáření(platí pouze pro tenkovrstvou IEC 61646)
Toto je kritická pasáž pro konečný průchod / neúspěšný verdikt tenkovrstvých modulů. Účelem je stabilizace elektrických charakteristik tenkovrstvých modulů pomocí dlouhodobého vystavení ozáření po dokončení všech zkoušek před kontrolou Pmax oproti minimální hodnotě uvedené výrobcem.
Zkoušku lze provést za přirozeného slunečního světla nebo za solárního simulátoru v ustáleném stavu.
Moduly jsou v podmínkách odporového zatížení umístěny pod ožarování mezi 600 - 1000 W / m2 v teplotním rozsahu 50 ° C ± 10 ° C, dokud nedojde ke stabilizaci, což je, když se měří Pmax ze dvou po sobě jdoucích období expozice nejméně 43 kWh / m2každý splnil podmínku (Pmax - Pmin) / P (průměr)&<>
Nakonec poznámka týkající se pokynů pro opakované testování IECEE. Je zajímavé, že není dobře definováno, co lze považovat za „změnu buněčné technologie“ pro tenký film, a tak zanechává velkou šedou oblast různých interpretací a přístupů v případech, kdy lze uvést „zlepšení technologie a účinnosti“, „stabilizace“ zlepšení “nebo„ zvýšení výkonu “. Jsou tyto případy „změny v buněčné technologii“ a pokud ano, do jaké míry a jaké testy je třeba opakovat? Jak se dnes čte, směrnice pro opakované testování ponechává cestu k rozšíření předchozích certifikací, které se zvyšují (GG gt; 10%), jednoduše opakováním testu hot-spot.
Poznámka 2 v pokynech pro opakované zkoušení uvádí: „… závěrečný test namočení světla 10.19 je povinný pro všechny zkušební vzorky“, ale v praxi je zkušebními laboratořemi často ignorován, což má za následek rozšíření citlivě zvýšeného výkonu, aniž by se zkoušel hlavní aspekt tenké vrstvy. -film technologie: stabilizace výkonu.
Stručně řečeno, testování popsané v tomto článku bylo stanoveno IEC jako minimální požadavky na testování výkonu, ale jak je uvedeno na začátku, je třeba dodržovat i bezpečnostní požadavky a požadavky na zkoušky v
IEC 61730-1 a IEC 61730-2. Protože se výrobci snaží o konkurenceschopnost na trhu, většina z nich spolupracuje s certifikačním orgánem, aby prokázala, že jejich modul prošel nestranným, nezaujatým testovacím programem. Dojde-li během změny návrhu nebo výrobních procesů k jakýmkoli změnám, certifikační orgány použijí „harmonizovaný“ pokyn pro opakované testování systému IECEE CB k určení, jaké zkoušky se mají opakovat před rozšířením předchozích certifikací. Pokud jde o spolehlivost, někteří jdou tak daleko, že provádějí rozšíření kombinovaných programů testování vnitřní a venkovní spolehlivosti déle než jeden rok.
Pan Regan Arndt je severoamerický manažer a technický certifikátor fotovoltaického týmu TÜV SÜD se sídlem v Fremont v Kalifornii. Vystudoval Elektronické inženýrství na Southern Alberta Institute of Technology (SAIT) v Calgary v Albertě v Kanadě a má více než 15 let zkušeností v testování a certifikaci v oblasti fotovoltaiky, informačních technologií, telekomunikací a elektrických zařízení pro měření, řízení a laboratorní použití. Regan získal formální školení pro fotovoltaický design a testování na Pekingské čínské akademii věd obnovitelných zdrojů energie. Je k dispozici na adrese rarndt @ tuvam.com.
Dr. Ing. Robert Puto je globálním ředitelem fotovoltaiků na TUV SUD. Je držitelem doktorského titulu v oboru elektronického inženýrství na Politecnico di Torino (Polytechnická univerzita v Turíně) v Itálii a magisterského titulu z Mezinárodního obchodního managementu na CEIBS - Šanghaj v Číně. Má 15 let zkušeností s testováním a certifikací různých elektrických výrobků včetně fotovoltaiky. Působí také jako specialista PV Senior Product Specialist ve skupině TÜV SÜD, má status technického certifikátora pro PV a je autorizovaným auditorem pro laboratorní hodnocení ISO IEC 17025.
