Kilde: incompliancemag
Solcelleindustrien har oplevet en utrolig hurtig transformation efter år 2000 som følge af ekstraordinære teknologiske gennembrud, fra materialeniveau til storstilet modulproduktion.
Med solcelleindustrien forventes at vokse konsekvent i de kommende år, er to hovedspørgsmål fange opmærksomhed blandt markedsaktørerne:
1. Hvad er et "kvalitetsmodul"?
2. Hvordan "pålidelig" vil det være i marken?
Begge forbliver for øjeblikket ubesvarede på en omfattende måde.
De standarder for solcelleanlæg, der er beskrevet i denne artikel, nemlig IEC 61215 (Ed. 2 – 2005) og IEC 61646
(Ed.2 – 2008), sæt specifikke testsekvenser, betingelser og krav til designkvalifikationen af et solcellemodul.
Konstruktionskvalifikationen anses for at repræsentere solcellemodulets ydeevne under langvarig eksponering for standardklimaer (defineret i IEC 60721-2-1). Derudover er der flere andre standarder (IEC 61730-1, IEC 61730-2
og UL1703), der omhandler sikkerhedskvalifikationer for et modul, men dette område vil blive behandlet i en fremtidig artikel.
På certificeringsområdet er konstruktionskvalifikationen baseret på typetest i henhold til IEC, EN eller andre nationale standarder.
Det er værd at påpege, at upassende udtryk som "IEC-certificering" eller "IEC-certifikat" samt reklamerne ved hjælp af IEC-logoet i stedet for logoet for det certificeringsorgan, der udgav certificeringen. IEC er ikke et certificeringsorgan. Det er akronymet for International Electrotechnical Committee, en international standardiseringsorganisation.
Når typeprøvning kombineres med periodiske fabriksinspektioner foretaget af et certificeringsorgan, udgør dette grundlaget for de certifikater, der udstedes af certificeringsorganet (og dermed bærer deres særlige mærke/logo).
Dette kan til en vis grad udgøre et standardkriterium for "grundlæggende kvalitet". Udtrykket "kvalitet" er imidlertid for generisk og ofte misbruget, hvis det kun er baseret på IEC-overensstemmelse.
En anden følsom facet af "kvalitet" er modulets "pålidelighed" - en stor bekymring for PV entreprenører / investorer.
Pålidelighed er hverken defineret eller dækket af de eksisterende IEC-standarder. Manglen på pålidelighedsstandarder skyldes til dels, at der til dato ikke er indsamlet nok statistiske data fra solcellefelterne (selv de "ældste" solcelleanlæg skal stadig nå deres 20/25-årige levetid i henhold til garantien).
Men både IEC 61215 og IEC 61646 klart, at pålideligheden ikke er behandlet deri, således design kvalifikation til disse standarder ikke indebærer PV modulet pålidelighed. Derfor er eksperter fra producenter, test huse og standardisering organer kommer sammen i et forsøg på at uddybe grundlaget for en PV pålidelighed standard. Et første udkast kan forventes, forhåbentlig engang i den nærmeste fremtid.
Garanti er også et spørgsmål værd at nævne. Det er almindelig praksis på markedet at sælge/købe solcellemoduler, der er dækket af en 20+ års garanti. Garantien formodes at dække sikker drift (ingen elektriske, termiske, mekaniske og brandfarer) og acceptabelt ydelsesniveau, dvs. begrænset effektforringelse (de fleste erklærer 1% Pmax tab om året).
Efter at have præciseret det generelle anvendelsesområde og begrænsningerne med hensyn til kvaliteten af IEC 61215/61646 giver følgende en generel beskrivelse af testene, idet de fremhæver dem, der er af væsentlig betydning for krystallinsk silicium (c-Si) og fotovoltaiske moduler med tyndfilm. Mens IEC 61215 er designet på grundlag af solid viden om de vigtigste eksisterende krystallinske siliciumteknologier, var IEC 61646 hovedsageligt baseret på amorf silicium (a-Si) teknologi. Derfor kræver relativt nye teknologier som CIGS, CdTe, etc. præsenterer særlig adfærd og følsomhed over for lyseksponering og termiske effekter særlig omhu og overvejelser under testen.
Forskelle i de to standarder vil blive påpeget i den italiciserede tekst.
Begge standarder kræver, at der udtages stikprøver tilfældigt fra et produktionsparti i overensstemmelse med IEC 60410.
Modulerne skal fremstilles af bestemte materialer og komponenter og underkastes fabrikantens kvalitetssikringsprocesser. Alle prøver skal være fuldstændige i alle detaljer og leveres sammen med fabrikantens monterings-/monteringsvejledning.
Figur 1 beskriver testens art.
Den generelle tilgang til begge standarder kan sammenfattes i:
Definer "store visuelle fejl."
Definer "bestået/mislykket" kriterier.
Gørindledende testpå alle prøver.
Gruppeprøverat gennemgåtestsekvenser.
Gørefter test efter enkelte testOgtestsekvenser(IEC 61215).
Gør efter test efter enkelte testsOgendeligt lys iblødsætning efter testsekvenser(IEC 61646).
Kig efter "større visuelle defekter" ogkontrol "pass/fail"Kriterier.
Figur 1
Forskellige prøver gennemgår forskellige testsekvenser parallelt, som angivet i figur 2 og 3.
Figur 2: Kvalifikationsprøvesekvens (IEC 61215)
Figur 3: Testsekvens (IEC 61646)
Fem "større visuelle defekter" er defineret i IEC 61215, mens der er seks i IEC 61646(detaliceret er forskellene i IEC 61646):
a) knækkede, revnede eller revnede udvendige overflader, herunder superstrater, underlag, rammer og samledåser
b) bøjede eller skæve udvendige overflader, herunder superlag, underlag, rammer og samledåser i det omfang, at modulets installation og/eller drift vil blive forringet
c) en revne i en celle, hvis udbredelse kan fjerne mere end 10 % af cellens område fra modulets elektriske kredsløb
c) hulrum i eller synlig korrosion af nogen af de tynde filmlag i modulets aktive kredsløb, der strækker sig over mere end 10% af en celle; (IEC 61646)
d) bobler eller delamineringer, der danner en kontinuerlig sti mellem en hvilken som helst del af det elektriske kredsløb og modulets kant
e) tab af mekanisk integritet, i det omfang modulets installation og/eller drift ville blive forringet
f) Modulmarkeringer (etiket) er ikke længere fastgjort, eller oplysningerne er ulæselige. (IEC 61646)
Sammen med 6 operationelle "pass / fail" kriterier:
a) nedbrydningen af den maksimale udgangseffekt ikke overstiger den foreskrevne grænse efter hver prøvning eller 8 % efter hver prøvningssekvens
a) efter den endelige iblødsætning er den maksimale udgangseffekt ved STC mindst 90 % af den af fabrikanten angivne minimumsværdi. (IEC 61646)
b) ingen prøve har udvist noget åbent kredsløb under prøvningerne
c) der er ingen visuelle tegn på større fejl;
d) isoleringsprøvningskravene er opfyldt efter prøvningen
e) kravene til vådlækagestrøm opfyldes ved begyndelsen og slutningen af hver sekvens og efter prøvningen af fugtig varme
f) de specifikke krav til de enkelte test er opfyldt.
Hvis to eller flere prøver ikke opfylder nogen af disse testkriterier, anses designet for at mislykkes. Hvis en prøve ikke opfylder en prøve, skal yderligere to prøver gennemgå hele den relevante prøvesekvens fra begyndelsen. Hvis en eller begge af disse nye prøver også mislykkes, anses designet for at mislykkes kvalifikationskrav. Hvis begge prøver består prøvesekvensen, anses designet for at opfylde kvalifikationskravene.
Bemærk:Visse fejl, selv om der på en enkelt prøve, kan være en indikator for alvorlige design problemer, der kræver fejl analyse og et design gennemgang for at undgå afkast fra området (pålidelighed problem). I sådanne tilfælde bør laboratoriet standse prøvningssekvensen og opfordre fabrikanten til at foretage en detaljeret fejlanalyse, identificere den grundlæggende årsag og iværksætte de nødvendige korrigerende foranstaltninger, inden de modificerede prøver indsendes til fornyet testning.
Forskellen i punkt a) mellem IEC 61215 og IEC 61646 vedrørende Pmax-nedbrydning er værd at kommentere.
I IEC 61215 må Pmax-nedbrydningen ikke være mere end 5 % af den oprindelige Pmax målt ved begyndelsen af hver enkelt test og højst 8 % efter hver testsekvens.
I IEC 61646 er der to afgørende elementer:
1. Definition af Minimum Pmax (afledt af mærket Pmax ± t(%) på kreditvurderingsetiketten, hvor t(%) angiver produktionstolerancen).
2. Alle prøver skal gennemgå lys iblødsætning og skal vise en endelig Pmax ≥ 0,9 x (Pmax – t(%)).
Med andre ord opgiver IEC 61646 kriteriet om nedbrydning af Pmax efter enkelttestene (-5 %) og testsekvenserne (-8%) anvendes i IEC 61215, og er i stedet afhængig af at kontrollere Pmax nedbrydning med henvisning til effektklassificeringen, efter at alle test er afsluttet, og prøverne er lette.
En anden forskel er, at IEC 61215 kræver, at alle prøver er "forkonditionerede" ved at udsætte dem (åbne kredsløb) for i alt 5,5 kWh/m2.
Der er ikke noget krav i IEC 61646 med det formål at undgå de specifikke virkninger, som konditionering kan have på forskellige tyndfilmteknologier. Nogle tyndfilmsteknologier er mere følsomme over for lysinduceret nedbrydning, mens andre er mere følsomme over for mørke varmeeffekter. Derfor vil de indledende post-test være en inhomogen tilgang til at evaluere ændringerne gennem testsekvenserne. IEC 61646 kræver i stedet endeligt lysgennemblødning på alle prøver efter miljøsekvenserne og for kontrolprøven og måler den endelige Pmax for at vurdere, om nedbrydning er acceptabel i forhold til den nominelle minimumsværdi af Pmax.
Her følger en kort beskrivelse af testene.(Forskelle i IEC 61646 vil blive påpeget italicized.)
Visuel inspektion: er typisk en diagnostisk kontrol.
Formålet er at detektere nogen af de "større visuelle defekter", der er defineret ovenfor, ved at kontrollere modulet i et godt belyst område (1000 lux).
Det gentages flere gange i alle testsekvenser og udføres mere end nogen anden test.
Maksimal effekt (Pmax): er typisk en ydelsesparameter.
Det udføres også flere gange før og efter de forskellige miljøtest. Det kan udføres enten med en solsimulator eller udendørs.
Selv om standarden giver mulighed for at udføre testen for en række celletemperaturer (25°C til 50°C) og bestrålingsniveauer (700 W/m2 til 1.100 W/m2), er det almindelig praksis blandt PV-laboratorier at udføre den ved de såkaldte standardtestbetingelser (STC). STC svarer pr. definition til: 1000 W/m2, 25°C celletemperatur med reference til solspektral bestråling kaldet Air Mass 1.5 (AM1.5), som defineret i IEC 60904-3.
De fleste laboratorier bruger indendørs test med sol simulatorer med et spektrum så tæt som muligt på AM1.5. Solar simulator's egenskaber og afvigelser fra standardEN AM1.5 kan klassificeres i henhold til IEC 60904-9. Mange leverandører af solsimulatorer tilbyder systemer, der er klassificeret med den højest mulige klassificering: AAA, hvor det første bogstav angiver frekvenskvalitet, det andet bogstav; ensartetheden af bestrålingen på prøveområdet og det tredje bogstav den tidsmæssige stabilitet af bestråling. Klassificeringen af sol simulatorer kan findes i IEC 60904-9:2007.
Bemærk:Leverandørers selverklassationer udgør ikke nødvendigvis bevis for, at
World PV Skala.
En korrekt og sporbar Pmax-måling til World PV Scale er af afgørende betydning. Ikke alene er det et af kriterierne for bestået/mislykket, men slutbrugerne kan også bruges som præstationsindikator for evalueringer af strømudbyttet.
Begge standarder fastsætter flere krav til nøjagtighed til måling af temperatur, spænding, strøm og bestråling.
Det er vigtigt at bemærke, at den nødvendige repeterbarhed for effektmålingen i IEC 61215 kun er ±1 %.
Der er ingen omtale af et sådant krav i IEC 61646, sandsynligvis på grund af den velkendte "ustabilitet" og "repeterbarhed" spørgsmål af de forskellige tyndfilm teknologier. IEC 61646 har i stedet en generel anbefaling:
"Der bør gøres alt for at sikre, at der foretages målinger af spidseffekt under lignende driftsforhold, dvs.
En anden vigtig faktor, der bidrager til nøjagtigheden af Pmax-måling, især for tyndfilm, er det spektrale misforhold mellem de referenceceller, der anvendes af laboratoriet, og den specifikke teknologi, der testes.
Isoleringsmodstand: er en elektrisk sikkerhedstest.
Formålet er at afgøre, om et modul har en tilstrækkelig elektrisk isolering mellem dens nuværende bærende dele og rammen (eller omverdenen). En dielektrisk styrke tester bruges til at anvende en DC spænding kilde på op til 1000 V plus det dobbelte af den maksimale systemspænding. Efter prøvningen må der ikke ske nogen opdeling eller overfladesporing. Til moduler med et areal, der er større end 0,1 m2skal modstanden ikke være mindre end 40 MΩ for hver kvadratmeter.
Våd lækage strøm test: er en elektrisk sikkerhedstest, også.
Formålet er at vurdere isoleringen af modulet mod fugtindtrængning under våde driftsforhold (regn, tåge, dug, smeltet sne), for at undgå korrosion, jordfejl og dermed fare for elektrisk stød.
Modulet er nedsænket i en lavvandet tank til en dybde, der dækker alle overflader undtagen kabelindgange af samledåser, der ikke er beregnet til nedsænkning (lavere end IPX7). Der påføres en testspænding mellem de kortslutte udgangsstik og vandbadsopløsningen op til modulets maksimale systemspænding i 2 minutter.
Isoleringsmodstanden skal være mindst 40 MΩ for hver kvadratmeter for moduler med et areal på over 0,1 m2.
Det er vigtigt at vide, at parringsstikkene skal nedsænkes i opløsningen under testen, og dette, hvor et defekt stikdesign kan være årsag til et vigtigt FAIL-resultat.
Bemærk:Svigt af våd lækage strømtest på grund af defekte stik er ikke en sjælden begivenhed, og som sådan, det absolut udgør en reel fare for operatører i marken. Der findes ingen IEC-standard, der adresserer PV-stik, men der findes en harmoniseret europæisk standard (EN 50521). Certificerede konnektorer til EN 50521 har gennemgået strenge tests, herunder termiske cyklusser (200) og fugtig varme (1000 timer), og det kan bruges som kriterium for udvælgelse af leverandører. Men testen med modulet vil have det sidste ord. At holde et vågent øje med stik, der følger med samledåserne, er en vanskelig opgave for producenter af solcellemoduler. "Easy" skift af stik leverandører med forskelligt design kan udgøre en stor risiko for våd lækage strøm test.
Den våde lækagestrømtest er rangeret som en af de mest tilbagevendende fejl under PV-kvalifikationen på testlaboratorierne. Når fejlen ikke skyldes et stikproblem (som nævnt ovenfor), vil fejlen sandsynligvis ske efter dampvarmetesten og/eller fugtighedsfrysetesten for moduler, der har problemer med laminerings- og kantforseglingsprocesser under produktionen.
Temperaturkoefficienter: er en ydelsesparameter.
Formålet er at bestemme temperaturkoefficienterne for kortslutningsstrøm Isc (α), åben kredsløbsspænding Voc (β)
og maksimal effekt (Pmax) (δ) fra modulmålinger. De således fastlagte koefficienter er kun gyldige ved den bestråling, hvor målingerne blev foretaget (dvs. ved 1000 W/m2for de fleste laboratorier ved hjælp af solsimulatoren).
For moduler med kendt linearitet over et bestemt bestrålingsområde i henhold til IEC 60891 kan de beregnede koefficienter anses for gyldige over dette bestrålingsområde.
IEC 61646 er mere "forsigtig" og gør en ekstra bemærkning om tynd-film moduler, hvis temperatur koefficienter kan afhænge af bestråling og termisk historie af modulet ... Men fra et testsynspunkt sættes temperaturkoefficienttestboksen ganske enkelt under den første venstre prøvesekvens (fig. 3). Prøvens "bestråling og termiske historie" består blot af den "rejse", der skulle til for at komme til laboratoriet, af de miljøforhold, hvorunder den blev opbevaret, af de indledende test og endelig af den udendørs eksponeringstest (60 kWh/m2).
Der anvendes to metoder til måling med solsimulatorer:
1. under opvarmning af modulet eller
2. nedkøling af modulet
over et interval på 30°C (f.eks.25°C – 55°C), og med hver 5°C-intervaller tager solsimulatoren en I-V-måling (Isc, Voc, Pmax reflekteres ikke, men måles under I-V-fejning), herunder Isc, Voc og Pmax.
Værdierne Isc, Voc og Pmax afbildes som temperaturfunktioner for hvert datasæt. Koefficienterne α, β og δ beregnes ud fra skråningerne af de lige linjer med mindste kvadrater for den tre afbildede funktion
I betragtning af et vist bestrålingsniveau skal det bemærkes, at β (for Voc) og δ (for Pmax) er de to mest følsomme over for temperaturændringer. De har begge tegnet "-", der angiver, at Voc og Pmax falder med stigende temperatur, mens α (for Isc) har tegnet "+", om end meget mindre værdi end β og δ. Alle tre koefficienter kan udtrykkes som relative procenter ved at dividere den beregnede α, β og δ med værdierne Isc, Voc og Pmax ved 25°C (1000 W/m2).
Temperaturkoefficienter er ydelsesparametre, der ofte anvendes af slutbrugerne til at simulere energiudbytterne for modulerne i varme klimaer. Man skal huske, at de er gyldige på 1000 W / m2irradiance niveau, der anvendes i laboratoriet, medmindre linearitet af modulet på forskellige bestråling niveauer er blevet bevist.
Nominel driftscelletemperatur (NOCT): er en ydelsesparameter.
NOCT er defineret for et modul med åben rack i følgende standardreferencemiljø:
hældningsvinkel: 45° fra vandret
total bestråling: 800 W/m2
omgivelsestemperatur: 20°C
vindhastighed: 1 m/s
ingen elektrisk belastning: åbent kredsløb
NOCT kan bruges af systemdesigneren som vejledning til den temperatur, som et modul vil operere ved i marken, og det er derfor en nyttig parameter, når man sammenligner ydeevnen af forskellige moduldesign. Men
den faktiske driftstemperatur er direkte afhængig af monteringsstrukturen, bestrålingen, vindhastigheden, omgivelsestemperaturen, refleksioner og emissioner fra jorden og nærliggende genstande osv.
Den såkaldte "primære metode" til bestemmelse af NOCT er en udendørs målemetode, der anvendes af både IEC 61215 og IEC 61646, og kan anvendes universelt på alle solcellemoduler. For moduler, der ikke er konstrueret til montering af åbne stativer, kan den primære metode anvendes til at bestemme den gennemsnitlige solcellekrydstemperatur for solceller, hvor modulet er monteret som anbefalet af fabrikanten.
Testopsætningen kræver datalogning og valg af bestråling (pyronameter), omgivende temperatur (temperaturfølere), celletemperatur (termoelementer fastgjort på bagsiden af modulet svarende til de to centrale celler), vindhastighed (hastighedssensor) og vindretning (retningssensor). Alle disse mængder skal være inden for visse intervaller, således at de kan accepteres ved beregningen af NOCT.
Der anvendes et sæt på mindst 10 acceptable datapunkter, der er taget både før og efter "solmiddag", til beregning af den endelige NOCT.
Udendørs eksponering: er en bestrålingstest.
Formålet er en foreløbig vurdering af modulets evne til at modstå eksponering for udendørs forhold. Det indebærer dog kun eksponering for i alt 60 kWh/m2hvilket er en ret kort periode til at afsige domme om modulets levetid.
På den anden side kan denne test være en nyttig indikator for mulige problemer, som måske ikke opdages af de andre laboratorieundersøgelser.
IEC 61215 kræver forringelse af maksimal effekt (Pmax) ikke at overstige 5% af den oprindelige værdi.
IEC 61646 kræver maksimal effekt (Pmax) for ikke at være lavere end den markerede "Pmax – t%."
Mens præ-konditionerede c-Si-moduler i henhold til IEC 61215 (5,5 kWh/m2), viser ikke en kritiskitet med denne test, kan visse tyndfilm teknologier opleve flere problemer. Årsagen kan forklares med, at den målte Pmax efter 60 kWh/m2-eksponering i IEC 61646 skal være højere end producentens mærkede "Pmax – t%. Denne ene prøve er under den første testsekvens, hvor den eneste "historie" er de indledende test og udendørs eksponering for i alt 60 kWh/m2 under forskellige klimatiske forhold over 24 timer afhængigt af laboratoriets placering. Et solidt kendskab til den teknologi, som fabrikanten tester med hensyn til let induceret nedbrydning, varmefølsomhed, fugt osv., er afgørende for korrekt bestemmelse af den nominelle Pmax og bestå prøvningen.
Hot-spot udholdenhed: er en termisk / diagnostisk test.
Formålet er at bestemme modulets evne til at modstå lokaliseret opvarmning forårsaget af revnede, uoverensstemmende celler, sammenkoblingsfejl, delvis skygge eller tilsmudsning.
Hot-spot opvarmning opstår, når driftsstrømmen af modulet overstiger den reducerede kortslutningsstrøm af en defekt (eller skygget) celle (r). Dette vil tvinge cellen (r) i en omvendt bias tilstand, når det bliver en belastning, der spreder varme. Alvorlige hot spot fænomener kan være lige så dramatisk som direkte forbrændinger af alle lag, revner eller endda brud på glasset. Det er vigtigt at bemærke, at selv under mindre alvorlige hot spot betingelser, med indgriben fra bypass diode, en del (også kendt som en streng) af modulet er udelukket dermed forårsager et fornuftigt fald i effekt af modulet.
Fremgangsmåden til at simulere realistiske hot-spot-betingelser i den relevante paragraf 10.9 i IEC 61215 drøftes konstant.
Det er godt accepteret af de vigtigste testlaboratorier, at den nuværende version af hot-spot-metoden ikke repræsenterer, og den er heller ikke i stand til at repræsentere en reel hot-spot situation. Der er udarbejdet en forbedret hot-spot-metode inden for TC82 i IEC og forventes at blive normativ med de 3Rdudgave af IEC 61215 i 2010. Nogle testlaboratorier har besluttet allerede at bruge den forbedrede metode.
Yderligere indsigt og detaljer vil blive givet i en fremtidig artikel.
Selv om fejlrate statistikker i forskellige laboratorier kan variere, hot-spot synes stadig at være blandt de 5 hyppigste fejl for både c-Si og tyndfilm moduler.
Bypass diode: er en termisk test.
Bypass diode er et meget vigtigt aspekt af modul design. Det er en kritisk komponent, der bestemmer modulets termiske adfærd under hot-spot forhold og derfor også direkte påvirker pålideligheden i marken.
Testmetoden kræver, at der fastgøres et termoelement til diode(er), opvarmes til 75°C ± 5°C og påføres en strøm svarende til kortslutningsstrømmen Isc målt ved STC i 1 time.
Temperaturen af hvert bypass diodehus måles (Tcase), og samlingstemperaturen (Tj) beregnes
ved hjælp af en formel ved hjælp af specifikationerne fra diodeproducenten (RTHjc = konstant leveret af diodeproducenten vedrørende Tj til Tcase, typisk en designparameter, og UD = diodespænding, ID = diodestrøm).
Derefter øges strømmen til 1,25 gange kortslutningsstrømmen på modulet Isc målt ved STC i endnu en time, samtidig med at modultemperaturen holdes ved samme temperatur.
Dioden skal stadig være operationel.
Fejl i bypass diodetest opstår stadig med en vis frekvens forårsaget af enten overrating af diodeproducenten eller forkert elektrisk konfiguration med hensyn til modulets Isc af modulproducenten.
I de fleste tilfælde leveres bypassdioderne som indbyggede komponenter i samledåsen i hele underenheden (samledåse + kabel + stik). Derfor er det af afgørende betydning at sikre, at denne lille komponent kontrolleres nøje under modulproducentens indgående varekontrol.
UV-forkonditionering: er en bestrålingstest.
Formålet er at identificere materialer, der er modtagelige for ultraviolet (UV) nedbrydning, før den termiske cyklus og fugtighed fryse test udføres.
IEC 61215 kræver, at modulet underkastes en total UV-bestråling på 15 kWh/m2i (UVA + UVB) regionerne
(280 nm – 400 nm) med mindst 5 kWh/m2, dvs. 33 % i UVB-området (280 nm – 320 nm), samtidig med at modulet bevares ved 60 °C ± 5 °C.
(IEC 61646 kræver en UVB-del på 3% til 10% af den samlede UV-bestråling). Dette krav er nu også blevet harmoniseret for IEC 61215 ved et EF-konkurrenceskema n. 733 under IECEE CB-ordningen.
Et kritisk aspekt ved opsætningen af UV-kamrene er at have kalibreret UVA- og UVB-sensorer, der sikrer sporbarhed også ved driftstemperaturer på 60 °C ± 5 °C, mens de stadig fungerer korrekt under de lange eksponeringstider i de varme UV-kamre.
Den meget lave fejlprocent for UV-eksponeringstest i solcellelaboratorier kan forklares med den relativt lave mængde UV-bestråling sammenlignet med reel eksponering i modulets levetid.
Termisk cykling TC200 (200 cykler): er en miljøtest.
Denne test har til formål at simulere termiske belastninger på materialer som følge af ændringer i ekstreme temperaturer. Hyppigst udfordres loddede forbindelser inde i laminatet på grund af de forskellige termiske ekspansionskoefficienter for de forskellige indkapslede materialer. Dette kan resultere i svigt ved større defekter, pmax nedbrydning, afbrydelse af det elektriske kredsløb eller isoleringstest.
IEC 61215 kræver indsprøjtning af en strøm inden for ±2% af den strøm, der måles ved spidseffekt (Imp), når modultemperaturen er over 25°C.
Der er ingen strømindsprøjtning til IEC 61646, men kontinuiteten i det elektriske kredsløb skal overvåges (en lille resistiv belastning ville være tilstrækkeligt).
Modulet udsættes for cykeltemperaturgrænserne på -40°C ± 2°C og +85°C ± 2°C med profilen i figur 4.
Fejlrater for TC200 kan være så høje som 30-40%. Hvis i kombination med Damp Heat, i nogle laboratorier, begge kan tegne sig for mere end 70% af de samlede fejl for c-Si moduler.
TC200 fejlrate er lavere for tynd-film, men stadig værd at opmærksomheden fra producenterne.
Fugtighed-fryse: er en miljømæssig test.
Formålet er at bestemme modulets evne til at modstå virkningerne af høje temperaturer kombineret med fugtighed efterfulgt af ekstremt lave temperaturer.
Modulet udsættes for 10 komplette cyklusser i henhold til den harmoniserede profil i figur 5 (IEC 61646).
Krav om relativ luftfugtighed RH = 85% ± 5% gælder kun ved 85°C.
Efter denne test får modulet lov til at hvile mellem 2 og 4 timer før den visuelle inspektion, maksimal udgangseffekt og isoleringsmodstand måles.
Fejlprocenter af denne test forbliver i intervallet 10-20%.
Robusthed af opsigelser: er en mekanisk test.
For at bestemme robustheden af modulets terminer, som kan være ledninger, flyvende ledninger, skruer eller som for de fleste af tilfældene, PV stik (Type C). Afslutningerne gennemgår en stresstest, der simulerer normal montering og håndtering gennem forskellige cyklusser og niveauer af trækstyrke og bøjnings- og momenttest som refereret til i en anden standard, IEC 60068-2-21.
Dampvarme DH1000 (1000 timer): er en miljøtest.
Formålet er at bestemme modulets evne til at modstå langvarig udsættelse for penetration af fugtighed ved at anvende 85 ° C ± 2 ° C med en relativ luftfugtighed på 85% ± 5% i 1000 timer.
DH1000 er den mest "onde" og på den øverste liste over fejlrater i nogle laboratorier tegner sig for op til 40-50% af de samlede fejl for c-Si moduler. Lignende fejl satser kan observeres for DH1000 også med tynd-film.
Sværhedsgraden af denne test især udfordrer laminering proces og kanten forsegling fra fugtighed. Vigtige delamineringer og korrosion af celledele kan observeres som følge af fugtindtrængning. Selv i tilfælde af ingen større fejl opdaget efter DH1000, er modulet blevet understreget til det punkt, at det bliver "skrøbelig" for den efterfølgende mekaniske belastning test.
Prøvning af mekanisk belastning
Denne belastningstest er at undersøge modulets evne til at modstå vind-, sne-, statiske eller isbelastninger.
Mekanisk belastning kommer efter fugtig varme og udføres derfor på en prøve, der har været udsat for en alvorlig miljøbelastning.
Det mest kritiske aspekt af denne prøvning er forbundet med monteringen af modulet i henhold til producentens monteringsvejledning, dvs.
Visse tilfælde af moduler med store og rammeløse tyndfilm giver anledning til kritisk bekymring med hensyn til ovennævnte betingelser.
Hvis der ikke udvises forsigtighed med hensyn til korrekt montering, er man stadig med spørgsmålet om, hvorvidt fejlen blev forårsaget på grund af strukturelle problemer eller på grund af en uhensigtsmæssig monteringsteknik.
Et andet aspekt, der skal overvejes, er ensartetheden af den påførte belastning over modulets overflade. Standarderne kræver, at belastningen anvendes "på en gradvis, ensartet måde" uden at specificere, hvordan ensartetheden kontrolleres.
2.400 Pa anvendes (hvilket svarer til et vindtryk på 130 km/ timen) i 1 time på hver side af modulet.
Hvis modulet skal kvalificeres til at modstå kraftige ophobninger af sne og is, øges belastningen på modulets forside under den sidste cyklus af denne test fra 2.400 Pa til 5.400 Pa.
I slutningen må der ikke være større visuelle fejl, og der må ikke påvises periodiske åbne kredsløb under prøvningen. Også Pmax (kun for IEC 61215) og isoleringsmodstand kontrolleres efter denne test.
Haglpåvirkning: er en mekanisk test.
For at kontrollere, at modulet er i stand til at modstå virkningen af haglsten, som er ved en temperatur på ~ -4 °C. Testudstyret er en unik løfteraket, der kan fremdrive forskellige vægte af iskugler ved de angivne hastigheder, således at modulet rammes på 11 angivne anslagspladser +/- 10 mm afstandsvariation. (Tabel 1)
Tiden mellem, at iskuglen fjernes fra kølebeholderen og påvirkningen af modulet, må ikke overstige 60 s.
Det er helt almindelig praksis at bruge 25 mm/7.53 g iskugler.
Igen, efter testen bør man kontrollere, om der er nogen større fejl forårsaget af haglsten og også Pmax (kun for IEC 61215) og isolering modstand kontrolleres.
Laboratoriestatistikker viser meget lave fejlprocenter for denne test.
Lysgennemblødning: bestråling(gælder kun for IEC 61646 i tyndfilm)
Dette er en kritisk passage for den endelige pass / fail dom af tynd-film moduler. Formålet er at stabilisere de elektriske egenskaber ved tyndfilmmoduler ved langvarig udsættelse for bestråling, efter at alle prøvningerne er afsluttet, inden Pmax kontrolleres i forhold til den minimumsværdi, som fabrikanten har angivet.
Testen kan udføres under naturligt sollys eller under steady-state sol simulator.
Modulerne er under en modstandsbelastningstilstand placeret under en bestråling mellem 600 – 1000 W/m2 inden for et temperaturområde på 50 °C ± 10°C, indtil der sker stabilisering, som er, når målingerne af Pmax fra to på hinanden følgende eksponeringsperioder på mindst 43 kWh/ m2hver opfyldt betingelsen (Pmax – Pmin)/P(gennemsnit)<>
Endelig en bemærkning om IECEE-retestretningslinjen. Interessant, er det ikke veldefineret, hvad der kan betragtes som "ændring i celle teknologi" for tynd-film, hvilket efterlader en stor gråzone af forskellige fortolkninger og tilgange i tilfælde, hvor man kunne angive en "teknologi og effektivitet forbedring," "stabilisering forbedring", eller "effekt stigning." Er disse tilfælde af "ændring i celleteknologi", og hvis ja, i hvilket omfang og hvilke test skal gentages? Som det læses i dag, retest retningslinje efterlader en vej til at udvide tidligere certificeringer går op i magten (>10%) ved blot at gentage hot-spot testen.
Note 2 i de retest retningslinje citater "... Endelig lys iblødsætning 10,19 test er obligatorisk for alle testprøver," men i praksis er det ofte ignoreret af testlaboratorier med resultatet af at udvide fornuftigt øget effekt uden at sætte under test det vigtigste aspekt af tyndfilm teknologi: magt stabilisering.
Sammenfattende blev den test, der er beskrevet i denne artikel, af IEC bestemt som de minimale krav til præstationsprøvning, men som anført i begyndelsen skal man også overholde sikkerhedskonstruktions- og prøvningskravene i
IEC 61730-1 og IEC 61730-2. Som producenter stræber efter at være mere konkurrencedygtige på markedet, de fleste arbejder med et certificeringsorgan for at bevise, at deres modul har gennemgået en upartisk, upartisk testprogram. Hvis der sker ændringer under omdesign eller deres produktionsprocesser, anvender certificeringsorganerne den »harmoniserede« IECEE CB-ordning til at afprøve retningslinjer for, hvilke test der skal gentages, inden tidligere certificeringer forlænges. Med hensyn til pålidelighed, er nogle går så langt som til at gennemføre en udvidelse af kombineret indendørs og udendørs pålidelighed testprogrammer større end et år.
Mr. Regan Arndt er den nordamerikanske manager og teknisk certifier for TÜV SÜDs Photovoltaic Team beliggende i Fremont, CA. Han dimitterede fra Electronics Engineering ved Southern Alberta Institute of Technology (SAIT) i Calgary, Alberta, Canada og har over 15 års erfaring i test og certificering inden for fotovoltaik, informationsteknologi udstyr, telekommunikation og elektrisk udstyr til måling, kontrol og laboratoriebrug. Regan opnået formel uddannelse for Fotovoltaisk Design og test på Beijing kinesiske Academy of Sciences Vedvarende Energi Department. Han kan kontaktes på rarndt @tuvam.com.
Sdr. Robert Puto er global direktør for Photovoltacs på TUV SUD. Han har en kandidatgrad i electronic engineering fra Politecnico di Torino (Polytechnic University of Torino), Italien og en kandidatgrad i International Business Management fra CEIBS – Shanghai, Kina. Han har 15 års erfaring i test og certificering af en række elektriske produkter, herunder solceller. Han fungerer også som PV Senior Product Specialist i TÜV SÜD-koncernen, har status som teknisk certifier for PV og er autoriseret revisor for ISO IEC 17025 laboratorievurderinger.