Nguồn: incompliancemag
Ngành công nghiệp quang điện (PV) đã có kinh nghiệm chuyển đổi cực kỳ nhanh chóng sau năm 2000 là kết quả của đột phá công nghệ bất thường, từ cấp độ vật liệu lên đến sản xuất mô-đun quy mô lớn.
Với ngành công nghiệp PV dự kiến sẽ phát triển một cách nhất quán trong những năm tới, hai câu hỏi chính đang thu hút sự chú ý giữa các nhà khai thác thị trường:
1. điều gì tạo nên một "chất lượng tốt" mô-đun?
2. làm thế nào "đáng tin cậy" nó sẽ được trong lĩnh vực này?
Cả hai, bây giờ, vẫn chưa được trả lời một cách toàn diện.
Các tiêu chuẩn PV hiệu suất được mô tả trong bài viết này, cụ thể là IEC 61215 (Ed. 2-2005) và IEC 61646
(Ed. 2-2008), thiết lập các chuỗi kiểm tra, điều kiện và yêu cầu cụ thể đối với trình độ thiết kế của một mô-đun PV.
Trình độ thiết kế được coi là đại diện cho khả năng hoạt động của mô-đun PV dưới sự tiếp xúc kéo dài với khí hậu tiêu chuẩn (được định nghĩa trong IEC 60721-2-1). Ngoài ra, còn có một số tiêu chuẩn khác (IEC 61730-1, IEC 61730-2
và UL1703) địa chỉ các trình độ an toàn cho một mô-đun, nhưng khu vực này sẽ được giải quyết trong một bài viết trong tương lai.
Trong lĩnh vực chứng nhận, thiết kế chuyên môn dựa trên các loại thử nghiệm theo IEC, EN hoặc các tiêu chuẩn quốc gia khác.
Đó là giá trị chỉ ra sự không thích hợp của các điều khoản như "chứng nhận IEC," hoặc "chứng chỉ IEC", cũng như các quảng cáo sử dụng biểu tượng IEC thay vì biểu tượng của cơ quan chứng nhận đã phát hành chứng nhận. IEC không phải là một cơ thể chứng nhận; nó là từ viết tắt của Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế, một tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế.
Khi kiểm tra loại kết hợp với kiểm tra nhà máy định kỳ bởi một cơ quan chứng nhận, điều này tạo thành cơ sở cho các chứng chỉ do cơ quan chứng nhận đó (do đó mang nhãn hiệu cụ thể của họ/logo).
Điều này có thể cấu thành, ở một mức độ nào đó, tiêu chuẩn cho "chất lượng cơ bản". Tuy nhiên, thuật ngữ "chất lượng" quá chung và thường bị lạm dụng nếu chỉ dựa trên sự phù hợp của IEC.
Một khía cạnh nhạy cảm của "chất lượng" là "của mô-đun đáng tin cậy"-một mối quan tâm lớn đối với PV nhà thầu/đầu tư.
Độ tin cậy không được định nghĩa cũng không được đề cập bởi các tiêu chuẩn IEC hiện có. Việc thiếu các tiêu chuẩn độ tin cậy là một phần do thực tế rằng, cho đến nay, không có đủ dữ liệu thống kê thu thập từ các lĩnh vực PV (ngay cả những "lâu đời nhất" cài đặt PV vẫn phải đạt đến 20/25-tuổi thọ của họ theo bảo hành).
Nhưng cả hai IEC 61215 và IEC 61646 nêu rõ rằng độ tin cậy không được giải quyết trong đó, do đó thiết kế bằng cấp cho những tiêu chuẩn không bao hàm độ tin cậy của mô-đun PV. Do đó, các chuyên gia từ các nhà sản xuất, nhà thử nghiệm và các cơ quan tiêu chuẩn hóa đang đến với nhau trong một nỗ lực để xây dựng cơ sở cho một chuẩn độ tin cậy PV. Một dự thảo đầu tiên là để được mong đợi, Hy vọng đôi khi trong tương lai gần.
Bảo hành cũng là một vấn đề xứng đáng đề cập đến. Đây là thực tế phổ biến trên thị trường để bán/mua các mô-đun PV được bảo hành 20 + năm. Bảo hành là nghĩa vụ phải trang trải hoạt động an toàn (không có mối nguy hiểm điện, nhiệt, cơ khí và lửa) và mức độ chấp nhận được hiệu suất, tức là hạn chế đầu ra điện năng giảm xuống (tuyên bố nhất 1% mất Pmax mỗi năm).
Có làm rõ phạm vi ứng dụng và giới hạn chung về chất lượng của IEC 61215/61646, sau đây cung cấp một mô tả chung về các xét nghiệm, làm nổi bật những quan trọng lớn đối với tinh thể silicon (c-Si) và mô-đun quang điện màng mỏng. Trong khi IEC 61215 đã được thiết kế dựa trên kiến thức vững chắc của các công nghệ Silicon tinh thể hiện tại chính, IEC 61646 chủ yếu dựa trên công nghệ Silicon vô định hình (a-Si). Vì vậy, các công nghệ tương đối mới như CIGS, CdTe, vv trình bày hành vi đặc biệt và nhạy cảm với ánh sáng tiếp xúc và các hiệu ứng nhiệt yêu cầu đặc biệt chăm sóc và cân nhắc trong quá trình thử nghiệm.
Sự khác biệt trong hai tiêu chuẩn sẽ được chỉ ra trong văn bản in nghiêng.
Cả hai tiêu chuẩn yêu cầu các mẫu để thử nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên từ một lô sản xuất phù hợp với IEC 60410.
Mô-đun phải được sản xuất từ các vật liệu và linh kiện quy định và chịu các quy trình đảm bảo chất lượng của nhà sản xuất. Tất cả các mẫu phải được hoàn thành trong từng chi tiết và cung cấp với các hướng dẫn lắp đặt/lắp ráp của nhà sản xuất.
Hình 1 Mô tả bản chất của các bài kiểm tra.
Cách tiếp cận chung của cả hai tiêu chuẩn có thể được tóm tắt trong:
Xác địnhkhiếm khuyết thị giác lớn."
Xác địnhvượt qua/thất bạitiêu chí.
Làmthử nghiệm ban đầutrên tất cả các mẫu.
Nhóm mẫuphải trải quaChuỗi kiểm tra.
Làmbài kiểm tra sau khi thử nghiệm đơnVàChuỗi kiểm tra(IEC 61215).
Bài kiểm tra sau khi thử nghiệm đơnVàánh sáng cuối cùng ngâm sau khi kiểm tra Chuỗi(IEC 61646).
Tìm "khiếm khuyết thị giác lớn"vàkiểm tra "Pass/Fail"Tiêu chuẩn.
Hình 1
Các mẫu khác nhau đi qua các chuỗi kiểm tra khác nhau một cách song hành, như được chỉ ra trong hình 2 và 3.
Hình 2: trình tự kiểm tra vòng loại (IEC 61215)
Hình 3: trình tự kiểm tra (IEC 61646)
Năm "khiếm khuyết thị giác lớn" được định nghĩa trong IEC 61215, trong khi có sáu trong IEC 61646(in nghiêng là sự khác biệt trong IEC 61646):
a) bị hỏng, nứt, hoặc rách bề mặt bên ngoài, bao gồm superstrates, chất nền, khung và hộp Junction;
b) cong hoặc thẳng bề mặt bên ngoài, bao gồm các superstrates, chất nền, khung và hộp nối với mức độ cài đặt và/hoặc hoạt động của mô-đun sẽ bị suy giảm;
c) một vết nứt trong một tế bào tuyên truyền trong đó có thể loại bỏ hơn 10% diện tích của tế bào đó từ các mạch điện của mô-đun;
c) khoảng trống trong, hoặc ăn mòn có thể nhìn thấy bất kỳ lớp màng mỏng của các mạch hoạt động của mô-đun, mở rộng hơn 10% của bất kỳ tế bào; (IEC 61646)
d) bong bóng hoặc delaminations tạo thành một đường liên tục giữa bất kỳ phần nào của mạch điện và cạnh của mô-đun;
e) mất tính toàn vẹn cơ khí, đến mức mà việc cài đặt và/hoặc hoạt động của mô-đun sẽ bị suy giảm;
f) các dấu hiệu mô-đun (nhãn) không còn được đính kèm, hoặc thông tin không thể đọc được. (IEC 61646)
Cùng với 6 tiêu chuẩn hoạt động "Pass/Fail":
a) sự xuống cấp của công suất đầu ra tối đa không vượt quá giới hạn quy định sau mỗi thử nghiệm cũng không 8% sau mỗi chuỗi kiểm tra;
a) sau khi ánh sáng cuối cùng ngâm, công suất đầu ra tối đa tại STC không ít hơn 90% giá trị tối thiểu được chỉ định bởi nhà sản xuất. (IEC 61646)
b) không có mẫu nào trưng bày bất kỳ mạch hở nào trong quá trình thử nghiệm;
c) không có bằng chứng trực quan của các Khuyết tật lớn;
d) các yêu cầu kiểm tra cách nhiệt được đáp ứng sau khi thử nghiệm;
e) các yêu cầu kiểm tra rò rỉ ướt hiện nay được đáp ứng ở đầu và cuối mỗi chuỗi và sau khi kiểm tra nhiệt ẩm;
f) yêu cầu cụ thể của các thử nghiệm cá nhân được đáp ứng.
Nếu hai hoặc nhiều mẫu thất bại trong các tiêu chí kiểm tra này, thiết kế được coi là không có trình độ. Nên một mẫu không kiểm tra bất kỳ, hai mẫu khác sẽ trải qua toàn bộ trình tự kiểm tra có liên quan từ đầu. Nếu một hoặc cả hai mẫu mới này cũng thất bại, thiết kế được coi là không có yêu cầu về trình độ. Nếu cả hai mẫu đều vượt qua trình tự kiểm tra, thiết kế được coi là đáp ứng các yêu cầu về trình độ.
Lưu ý:Một số thất bại, mặc dù trên một mẫu duy nhất, có thể là một chỉ báo về các vấn đề thiết kế nghiêm trọng đòi hỏi phải phân tích thất bại và đánh giá thiết kế để tránh trả về từ lĩnh vực này (vấn đề độ tin cậy). Trong những trường hợp như vậy, Phòng thí nghiệm nên ngừng kiểm tra trình tự và mời nhà sản xuất thực hiện phân tích thất bại chi tiết, xác định nguyên nhân gốc rễ và đưa ra các hành động khắc phục cần thiết trước khi gửi các mẫu sửa đổi để kiểm tra lại.
Sự khác biệt trong mục a) giữa IEC 61215 và IEC 61646 liên quan đến suy thoái Pmax là giá trị bình luận về.
Trong IEC 61215, sự suy thoái Pmax không được nhiều hơn 5% của Pmax đầu tiên đo ở đầu mỗi bài kiểm tra duy nhất, và không quá 8% sau mỗi chuỗi thử nghiệm.
Trong IEC 61646 có hai yếu tố quan trọng:
1. định nghĩa tối thiểu Pmax (bắt nguồn từ Pmax ± t được đánh dấu (%) trên nhãn xếp hạng, trong đó t (%) cho biết khả năng chịu sản xuất).
2. tất cả các mẫu phải trải qua ánh sáng ngâm và phải hiển thị một cuối cùng Pmax ≥ 0,9 x (Pmax-t (%)).
Nói cách khác, IEC 61646 từ bỏ tiêu chí của sự xuống cấp của Pmax sau các xét nghiệm duy nhất (-5%) và các chuỗi kiểm tra (-8%) sử dụng trong IEC 61215, và thay vào đó dựa vào kiểm tra suy thoái Pmax với tham chiếu đến đánh giá năng lượng sau khi tất cả các bài kiểm tra đã được hoàn thành và các mẫu ánh sáng-ngâm.
Một khác biệt khác là IEC 61215 yêu cầu tất cả các mẫu được "điều hòa trước" bằng cách phơi bày chúng (mở mạch) đến tổng cộng 5,5 kWh/m2.
Không có yêu cầu trong IEC 61646 với mục đích tránh các hiệu ứng cụ thể mà preconditioning có thể có trên các công nghệ phim mỏng khác nhau. Một số công nghệ phim mỏng nhạy cảm hơn với ánh sáng gây ra suy thoái, trong khi những người khác nhạy cảm với hiệu ứng nhiệt tối. Do đó, bài kiểm tra ban đầu sẽ là một cách tiếp cận không đồng nhất để đánh giá những thay đổi thông qua các chuỗi kiểm tra. Thay vào đó, IEC 61646 gọi cho ánh sáng cuối cùng ngâm trên tất cả các mẫu sau khi các chuỗi môi trường và cho các mẫu kiểm soát, và đo Pmax cuối cùng để đánh giá liệu sự suy thoái có chấp nhận được với các tham chiếu đến giá trị tối thiểu được xếp hạng của Pmax.
Ở đây sau một mô tả ngắn gọn về các bài kiểm tra.(Sự khác biệt trong IEC 61646 sẽ được chỉ ra italicized.)
Kiểm tra trực quan: thường là một kiểm tra chẩn đoán.
Mục đích là để phát hiện bất kỳ "khiếm khuyết trực quan lớn" được định nghĩa ở trên bằng cách kiểm tra các mô-đun trong một khu vực chiếu sáng tốt (1000 Lux).
Nó được lặp lại nhiều lần trong suốt tất cả các chuỗi kiểm tra và được tiến hành nhiều hơn bất kỳ thử nghiệm khác.
Công suất tối đa (Pmax): thường là một tham số hiệu suất.
Nó cũng được thực hiện nhiều lần trước và sau khi các xét nghiệm môi trường khác nhau. Nó có thể được thực hiện hoặc với một mô phỏng mặt trời hoặc ngoài trời.
Mặc dù tiêu chuẩn cho khả năng thực hiện các thử nghiệm cho một loạt các nhiệt độ tế bào (25 ° c đến 50 ° c) và mức độ irradiance (700 W/m2 đến 1.100 W/m2), nó là phổ biến thực tế trong các phòng thí nghiệm PV để thực hiện nó ở cái gọi là điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn (STC). Theo định nghĩa, STC tương ứng với: 1000 W/m2, 25 ° c nhiệt độ tế bào, với một tham chiếu năng lượng mặt trời phổ irradiance gọi là Air MASS 1,5 (AM 1.5), như được định nghĩa trong IEC 60904-3.
Hầu hết các phòng thí nghiệm sử dụng thử nghiệm trong nhà với mô phỏng năng lượng mặt trời có một quang phổ càng gần càng tốt để các AM 1.5. Đặc điểm và độ lệch của mô phỏng năng lượng mặt trời từ tiêu chuẩn PM 1.5 có thể được phân loại theo IEC 60904-9. Nhiều nhà cung cấp năng lượng mặt trời giả lập hệ thống phân loại ở mức cao nhất có thể: AAA, nơi chữ cái đầu tiên cho thấy chất lượng quang phổ, chữ cái thứ hai; sự thống nhất của irradiance trên khu vực kiểm tra và chữ cái thứ ba; sự ổn định thời gian của irradiance. Việc phân loại các mô phỏng năng lượng mặt trời có thể được tìm thấy trong IEC 60904-9:2007.
Lưu ý:Tự khai báo của nhà cung cấp không nhất thiết là bằng chứng về khả năng truy xuất đo
Quy mô PV thế giới.
Một thước đo Pmax chính xác và theo dõi với quy mô PV thế giới có tầm quan trọng rất lớn. Nó không chỉ là một trong các tiêu chí vượt qua/không thành công, nhưng các giá trị đo cũng có thể được sử dụng bởi người dùng cuối như là một chỉ số hiệu suất cho việc đánh giá năng suất điện.
Cả hai tiêu chuẩn thiết lập một số yêu cầu chính xác cho việc đo nhiệt độ, điện áp, hiện tại và irradiance.
Điều quan trọng cần lưu ý là khả năng lặp lại cần thiết để đo điện trong IEC 61215 chỉ là ± 1%.
Không có đề cập đến các yêu cầu như vậy trong IEC 61646, có thể là do nổi tiếng "bất ổn" và "lặp lại" các vấn đề của các công nghệ phim mỏng khác nhau. Thay vào đó, IEC 61646 có một đề nghị chung:
"Mọi nỗ lực cần được thực hiện để đảm bảo rằng các phép đo điện cao điểm được thực hiện theo điều kiện hoạt động tương tự, đó là, giảm thiểu độ lớn của sự chỉnh sửa bằng cách làm cho tất cả các phép đo điện cao điểm trên một mô-đun cụ thể ở nhiệt độ tương tự và irradiance."
Một yếu tố quan trọng khác góp phần vào tính chính xác của phép đo Pmax, đặc biệt là đối với màng mỏng, là không phù hợp quang phổ giữa các tế bào tham chiếu được sử dụng bởi các phòng thí nghiệm và công nghệ cụ thể trong thử nghiệm.
Cách điện kháng: là một thử nghiệm an toàn.
Mục đích là để xác định xem một mô-đun có một cách điện đủ giữa các bộ phận hiện tại của nó mang và khung (hoặc thế giới bên ngoài). Một máy đo sức mạnh điện môi được sử dụng để áp dụng một nguồn điện áp DC lên đến 1000 V cộng với hai lần hệ thống điện áp tối đa. Sau khi thử nghiệm, sẽ không có sự cố, cũng không theo dõi bề mặt. Đối với các mô-đun có diện tích lớn hơn 0,1 m2, sức đề kháng sẽ không nhỏ hơn 40 MΩ cho mỗi mét vuông.
Kiểm tra hiện tại rò rỉ ướt: là một thử nghiệm an toàn điện, quá.
Mục đích là để đánh giá cách nhiệt của mô-đun chống lại sự xâm nhập độ ẩm trong điều kiện hoạt động ướt (mưa, sương mù, sương, tuyết tan chảy), để tránh ăn mòn, lỗi đất và do đó nguy hiểm điện giật.
Các mô-đun được chìm trong một bể cạn đến độ sâu bao gồm tất cả các bề mặt, ngoại trừ các mục cáp của hộp Junction không được thiết kế để ngâm (thấp hơn IPX7). Một điện áp thử nghiệm được áp dụng giữa các kết nối đầu ra chập và các giải pháp tắm nước lên đến hệ thống điện áp tối đa của mô-đun trong 2 phút.
Khả năng chống cách nhiệt sẽ không ít hơn 40 MΩ cho mỗi mét vuông cho các mô-đun với diện tích lớn hơn 0,1 m2.
Nó là rất quan trọng để biết rằng các kết nối giao phối nên được đắm mình trong các giải pháp trong quá trình thử nghiệm và điều này nơi một thiết kế kết nối bị lỗi có thể là nguyên nhân của một kết quả FAIL quan trọng.
Lưu ý:Thất bại của thử nghiệm rò rỉ ướt hiện nay do kết nối bị lỗi không phải là một sự kiện hiếm hoi, và như vậy, nó chắc chắn đại diện cho một nguy hiểm thực sự cho các nhà khai thác trong lĩnh vực này. Không có các đầu nối PV tiêu chuẩn IEC, nhưng có một hài hòa tiêu chuẩn Châu Âu (EN 50521). Các đầu nối được chứng nhận để EN 50521 đã trải qua các xét nghiệm nghiêm trọng, bao gồm chu kỳ nhiệt (200) và nhiệt ẩm (1000 giờ), và nó có thể được sử dụng như một tiêu chí để lựa chọn nhà cung cấp. Tuy nhiên, thử nghiệm với các mô-đun sẽ có nói cuối cùng. Giữ một mắt đóng trên kết nối được cung cấp với các hộp Junction là một nhiệm vụ tinh tế cho các nhà sản xuất mô-đun PV. "Dễ dàng" thay đổi của các nhà cung cấp kết nối với thiết kế khác nhau có thể đại diện cho một nguy cơ lớn cho thử nghiệm hiện tại rò rỉ ướt.
Kiểm tra rò rỉ ướt hiện nay được xếp hạng là một trong những thất bại xảy ra nhiều nhất trong quá trình chứng minh PV tại các phòng thí nghiệm. Khi thất bại không phải là do một vấn đề kết nối (như đã đề cập ở trên), sự thất bại rất có thể sẽ xảy ra sau khi kiểm tra nhiệt ẩm và/hoặc độ ẩm đóng băng thử nghiệm cho các mô-đun có vấn đề với cán và các quy trình niêm phong cạnh trong khi sản xuất.
Hệ số nhiệt độ: là một parameter hoạt động.
Mục đích là để xác định các hệ số nhiệt độ của các đoản mạch hiện tại ISC (α), điện áp hở mạch VOC (β)
và công suất tối đa (Pmax) (δ) từ các phép đo mô-đun. Các hệ số như vậy xác định chỉ có giá trị tại irradiance mà tại đó các phép đo đã được thực hiện (tức là tại 1000 W/m2cho hầu hết các phòng thí nghiệm sử dụng mô phỏng năng lượng mặt trời).
Đối với các mô-đun với tuyến tính được biết đến trong một phạm vi irradiance nhất định theo IEC 60891, các hệ số có thể được coi là hợp lệ trên phạm vi irradiance.
IEC 61646 là nhiều hơn "thận trọng" và làm cho một lưu ý thêm về mô-đun phim mỏng, có hệ số nhiệt độ có thể phụ thuộc vào chiếu xạ và lịch sử nhiệt của mô-đun... Nhưng từ quan điểm thử nghiệm, hộp kiểm tra hệ số nhiệt độ chỉ đơn giản là đặt dưới trình tự kiểm tra bên trái đầu tiên (fig. 3). Các "chiếu xạ và lịch sử nhiệt" của mẫu đó bao gồm đơn giản là "cuộc hành trình" nó đã đi đến phòng thí nghiệm, các điều kiện môi trường mà nó được lưu trữ, các xét nghiệm ban đầu, và cuối cùng của thử nghiệm tiếp xúc ngoài trời (60 kWh/m2).
Hai phương pháp được sử dụng để đo bằng mô phỏng năng lượng mặt trời:
1. trong quá trình nung nóng lên của mô-đun hoặc
2. làm mát xuống của mô-đun;
trong khoảng thời gian 30 ° c (ví dụ:25 ° c – 55 ° c), và mỗi khoảng 5 ° c, mô phỏng mặt trời có phép đo I-V (ISC, VOC, Pmax không phản ánh, nhưng được đo trong quá trình quét I-V) bao gồm ISC, VOC và Pmax.
Các giá trị của ISC, VOC và Pmax được vẽ như các chức năng của nhiệt độ cho từng bộ dữ liệu. Các hệ số α, β và δ được tính toán từ các sườn dốc của các đường thẳng phù hợp nhất-hình vuông cho ba chức năng vẽ
Với một mức độ irradiance nhất định, cần lưu ý rằng β (đối với VOC) và δ (cho Pmax) là hai chất nhạy cảm nhất với những thay đổi về nhiệt độ. Cả hai đều có dấu hiệu "-", biểu thị rằng VOC và Pmax giảm với nhiệt độ ngày càng tăng, trong khi α (đối với ISC) có dấu "+", mặc dù có giá trị nhỏ hơn nhiều so với β và δ. Tất cả ba hệ số có thể được biểu hiện dưới dạng tỷ lệ tương đối bằng cách chia α, β, và δ theo các giá trị của ISC, VOC và Pmax ở 25 ° c (1000 W/m2).
Hệ số nhiệt độ là các tham biến hiệu suất thường được sử dụng bởi người dùng cuối để mô phỏng năng suất của các mô-đun trong khí hậu nóng. Người ta phải nhớ rằng họ có hiệu lực tại 1000 W/m2irradiance cấp được sử dụng trong phòng thí nghiệm, trừ khi tuyến tính của mô-đun ở mức độ irradiance khác nhau đã được chứng minh.
Nhiệt độ di động danh nghĩa hoạt động (NOCT): là một tham số hiệu suất.
NOCT được định nghĩa cho một mô-đun gắn trên giá mở trong môi trường tham chiếu tiêu chuẩn sau:
góc nghiêng: 45 ° từ ngang
Tổng số irradiance: 800 W/m2
nhiệt độ môi trường xung quanh: 20 ° c
tốc độ gió: 1 m/s
không tải điện: mạch hở
NOCT có thể được sử dụng bởi các nhà thiết kế hệ thống như là một hướng dẫn để nhiệt độ mà tại đó một mô-đun sẽ hoạt động trong lĩnh vực này và do đó là một tham số hữu ích khi so sánh hiệu suất của các thiết kế mô-đun khác nhau. Tuy nhiên,
nhiệt độ hoạt động thực tế phụ thuộc trực tiếp vào cấu trúc gắn kết, irradiance, tốc độ gió, nhiệt độ môi trường xung quanh, phản xạ và khí thải từ mặt đất và các vật thể lân cận, vv
Cái gọi là "phương pháp chính" để xác định NOCT là phương pháp đo ngoài trời được sử dụng bởi cả IEC 61215 và IEC 61646, và phổ biến rộng rãi cho tất cả các mô-đun PV. Trong trường hợp của các mô-đun không được thiết kế để lắp giá mở, phương pháp chính có thể được sử dụng để xác định cân bằng nhiệt độ đường giao bằng pin mặt trời, với mô-đun gắn kết theo khuyến cáo của nhà sản xuất.
Thiết lập thử nghiệm đòi hỏi phải ghi dữ liệu và lựa chọn cho irradiance (pyronameter), nhiệt độ môi trường xung quanh (cảm biến nhiệt độ), nhiệt độ tế bào (Cặp nhiệt gắn ở mặt sau của mô-đun tương ứng với hai tế bào trung tâm), tốc độ gió (cảm biến tốc độ) và hướng gió (cảm biến hướng). Tất cả những số lượng này sẽ được trong khoảng thời gian nhất định để được chấp nhận cho việc tính toán của NOCT.
Một tập tối thiểu của 10 điểm dữ liệu chấp nhận được lấy cả trước và sau khi năng lượng mặt trời giữa trưa ' là sử dụng cho việc tính toán của NOCT cuối cùng.
Ngoài trời tiếp xúc: là một thử nghiệm irradiance.
Mục đích là một đánh giá sơ bộ về khả năng của mô-đun để chịu được tiếp xúc với điều kiện ngoài trời. Tuy nhiên, nó chỉ liên quan đến việc tiếp xúc với tổng số 60 kWh/m2đó là một khoảng thời gian khá ngắn để thực hiện bất kỳ bản án về đời của mô-đun.
Mặt khác, thử nghiệm này có thể là một chỉ số hữu ích của các vấn đề có thể có thể không được phát hiện bởi các xét nghiệm khác trong phòng thí nghiệm.
IEC 61215 yêu cầu sự suy thoái của công suất tối đa (Pmax) không vượt quá 5% giá trị ban đầu.
IEC 61646 đòi hỏi sức mạnh tối đa (Pmax) không được thấp hơn so với đánh dấu "Pmax-t%."
Trong khi các mô-đun c-Si có sẵn theo IEC 61215 (5,5 kWh/m2) không hiển thị một criticality với bài kiểm tra này, một số công nghệ phim mỏng có thể gặp phải vấn đề nhiều hơn nữa. Lý do có thể được giải thích với thực tế là trong IEC 61646, Pmax đo sau 60 kWh/m2 tiếp xúc phải cao hơn đánh dấu "Pmax-t% của nhà sản xuất. Mẫu này nằm dưới dãy thử nghiệm đầu tiên, trong đó "lịch sử" duy nhất là các xét nghiệm ban đầu và tiếp xúc ngoài trời với tổng số 60 kWh/m2 trong điều kiện khí hậu khác nhau trên 24 giờ tùy thuộc vào vị trí của phòng thí nghiệm. Một kiến thức vững chắc của công nghệ dưới thử nghiệm của nhà sản xuất về ánh sáng gây ra suy thoái, nhạy cảm với nhiệt, độ ẩm vv là điều cần thiết để xác định chính xác các Pmax đánh giá và vượt qua bài kiểm tra.
Sức chịu đựng điểm nóng: là một thử nghiệm nhiệt/chẩn đoán.
Mục đích là để xác định khả năng của mô-đun để chịu được bản địa hoá sưởi ấm gây ra bởi nứt, tế bào không khớp, kết nối thất bại, một phần bóng hoặc soiling.
Sưởi ấm tại chỗ xảy ra khi điều hành hiện tại của mô-đun vượt quá dòng điện ngắn mạch của một tế bào bị lỗi (hoặc shadowed) (s). Điều này sẽ buộc các tế bào (s) vào một tình trạng ngược lại thiên vị khi nó trở thành một tải mà tiêu hao nhiệt. Hiện tượng nghiêm trọng tại chỗ nóng có thể là ấn tượng như bỏng hoàn toàn của tất cả các lớp, nứt hoặc thậm chí vỡ của thủy tinh. Điều quan trọng cần lưu ý rằng ngay cả dưới điều kiện điểm nóng ít nghiêm trọng, với sự can thiệp của diode bỏ qua, một phần (còn được gọi là một chuỗi) của mô-đun được loại trừ do đó gây ra sự sụt giảm hợp lý trong sản lượng điện của mô-đun.
Cách tiếp cận để mô phỏng các điều kiện thực tế tại chỗ nóng của các khoản có liên quan 10,9 trong IEC 61215 là liên tục được tranh luận.
Nó cũng được chấp nhận bởi các phòng thí nghiệm chính là phiên bản hiện tại của phương pháp điểm nóng không đại diện, cũng không phải là nó có thể đại diện cho một tình huống thực điểm nóng. Một phương pháp cải tiến điểm nóng đã được soạn thảo trong vòng TC82 của IEC và dự kiến trở thành phạm vi với 3RdPhiên bản của IEC 61215 trong 2010. Một số phòng thí nghiệm đã quyết định đã sử dụng phương pháp cải tiến.
Hiểu biết thêm và chi tiết sẽ được cung cấp trong một bài viết trong tương lai.
Mặc dù số liệu thống kê thất bại ở các phòng thí nghiệm khác nhau có thể khác biệt, điểm nóng vẫn xuất hiện là một trong 5 thất bại thường xuyên nhất cho cả c-Si và mô-đun phim mỏng.
Bypass diode: là một thử nghiệm nhiệt.
Bypass diode là một khía cạnh rất quan trọng của thiết kế mô-đun. Nó là một thành phần quan trọng xác định hành vi nhiệt của mô-đun dưới điều kiện điểm nóng và do đó cũng trực tiếp ảnh hưởng đến độ tin cậy trong lĩnh vực này.
Phương pháp kiểm tra đòi hỏi phải gắn một cặp đôi nhiệt cho cơ thể diode, làm nóng mô-đun lên đến 75 ° c ± 5 ° c và áp dụng một dòng điện tương đương với các ISC đoản mạch hiện tại đo tại STC cho 1hr.
Nhiệt độ của mỗi thân diode được đo (Tcase) và nhiệt độ đường giao nhau (TJ) được tính
sử dụng một công thức bằng cách sử dụng thông số kỹ thuật được cung cấp bởi nhà sản xuất của diode (RTHjc = liên tục được cung cấp bởi nhà sản xuất diode liên quan đến Tcase, thường là một thông số thiết kế, và UD = điện áp diode, ID = diode hiện tại).
Sau đó, hiện nay được tăng lên đến 1,25 lần các đoản mạch dòng điện của mô-đun ISC như đo tại STC cho một giờ trong khi duy trì nhiệt độ mô-đun ở nhiệt độ tương tự.
Các diode vẫn sẽ được hoạt động.
Thất bại của thử nghiệm diode bỏ qua vẫn xảy ra với một tần số nhất định gây ra bởi một trong hai overrating bởi các nhà sản xuất diode hoặc cấu hình điện không chính xác đối với ISC của mô-đun của nhà sản xuất mô-đun.
Trong hầu hết các trường hợp, các điốt bỏ qua được cung cấp dưới dạng các thành phần kết hợp trong hộp đường nối của toàn bộ phụ lắp ráp (hộp Junction + cáp + Connector). Do đó, nó là quan trọng quan trọng để đảm bảo rằng thành phần nhỏ này được kiểm tra chặt chẽ trong các hàng hoá đến kiểm soát bởi nhà sản xuất mô-đun.
UV preconditioning: là một thử nghiệm irradiance.
Mục đích là để xác định các tài liệu dễ bị suy thoái cực tím (UV) trước khi chu kỳ nhiệt và độ ẩm kiểm tra đóng băng được thực hiện.
IEC 61215 yêu cầu phải chịu các mô-đun cho một tổng chiếu tia UV của 15 kWh/m2ở vùng (UVA + UVB)
(280 nm – 400 nm), với ít nhất 5 kWh/m2, tức là 33% trong vùng UVB (280 nm – 320 nm), đồng thời duy trì mô-đun ở 60 ° c ± 5 ° c.
(IEC 61646 yêu cầu một phần UVB từ 3% đến 10% tổng chiếu xạ UV). Yêu cầu này hiện đã được hài hòa cũng cho IEC 61215 bởi một quyết định CTL Sheet n. 733 trong IECEE CB Scheme.
Một khía cạnh quan trọng của việc thiết lập các buồng UV là có hiệu chuẩn UVA và UVB cảm biến đảm bảo khả năng truy xuất cũng ở nhiệt độ hoạt động của 60 ° c ± 5 ° c trong khi vẫn hoạt động chính xác trong thời gian phơi sáng lâu trong các buồng UV nóng.
Tỷ lệ thất bại rất thấp của thử nghiệm tiếp xúc với tia cực tím trong phòng thí nghiệm PV có thể được giải thích với lượng chiếu xạ UV tương đối thấp so với phơi sáng thực trong suốt đời của mô-đun.
Đi xe đạp nhiệt TC200 (200 chu kỳ): là một thử nghiệm môi trường.
Thử nghiệm này có mục đích mô phỏng căng thẳng nhiệt trên vật liệu như là kết quả của những thay đổi của nhiệt độ khắc nghiệt. Thường xuyên nhất, Hàn kết nối được thử thách bên trong laminate do các hệ số mở rộng nhiệt khác nhau của các vật liệu đóng gói khác nhau. Điều này có thể dẫn đến thất bại cho các Khuyết tật lớn, cho suy thoái Pmax, gián đoạn của mạch điện, hoặc kiểm tra cách nhiệt.
IEC 61215 đòi hỏi phải tiêm một hiện tại trong ± 2% của dòng điện đo được ở mức đỉnh (IMP) khi nhiệt độ mô-đun trên 25 ° c.
Không có tiêm hiện tại cho IEC 61646, Tuy nhiên sự liên tục của các mạch điện phải được theo dõi (một máy tính nhỏ tải sẽ đủ).
Mô-đun này phải chịu giới hạn nhiệt độ đi xe đạp – 40 ° c ± 2 ° c và + 85 ° c ± 2 ° c với cấu hình trong hình 4.
Tỷ lệ thất bại cho TC200 có thể cao đến 30-40%. Nếu kết hợp với Damp Heat, trong một số phòng thí nghiệm, cả hai đều có thể chiếm hơn 70% tổng số thất bại cho các mô-đun c-Si.
Tỷ lệ thất bại TC200 thấp hơn cho màng mỏng, nhưng vẫn có giá trị sự chú ý của các nhà sản xuất.
Độ ẩm-đóng băng: là một thử nghiệm môi trường.
Mục đích là để xác định khả năng của mô-đun để chịu được những ảnh hưởng của nhiệt độ cao kết hợp với độ ẩm tiếp theo là nhiệt độ rất thấp.
Mô-đun này phải chịu 10 chu kỳ hoàn chỉnh theo hồ sơ hài hòa trong hình 5 (IEC 61646).
Yêu cầu độ ẩm tương đối RH = 85% ± 5% chỉ áp dụng ở 85 ° c.
Sau khi kiểm tra này, mô-đun được phép nghỉ ngơi giữa 2 và 4 giờ trước khi kiểm tra trực quan, công suất đầu ra tối đa và khả năng chống cách nhiệt được đo.
Tỷ lệ thất bại của thử nghiệm này vẫn còn trong phạm vi 10-20%.
Độ bền của chấm dứt: là một thử nghiệm cơ học.
Để xác định sự mạnh mẽ của các mô-đun chấm dứt, có thể là dây, dẫn bay, ốc vít, hoặc như đối với phần lớn các trường hợp, kết nối PV (loại C). Các chấm dứt trải qua một bài kiểm tra căng thẳng mà mô phỏng lắp ráp bình thường và xử lý thông qua các chu kỳ khác nhau và mức độ kéo và uốn và mô-men xoắn thử nghiệm như tham chiếu trong một tiêu chuẩn, IEC 60068-2-21.
Damp-nhiệt DH1000 (1000 giờ): là một thử nghiệm môi trường.
Mục đích là để xác định khả năng của mô-đun để chịu được tiếp xúc lâu dài với sự xâm nhập của độ ẩm bằng cách áp dụng 85 ° c ± 2 ° c với độ ẩm tương đối 85% ± 5% trong 1000 giờ.
DH1000 là nhất "malign" và trên danh sách hàng đầu của tỷ lệ thất bại trong một số phòng thí nghiệm chiếm đến 40-50% của tổng số thất bại cho c-Si mô-đun. Tỷ lệ thất bại tương tự có thể được quan sát cho DH1000 cũng với màng mỏng.
Mức độ nghiêm trọng của thử nghiệm này đặc biệt thách thức quá trình cán và mép niêm phong từ độ ẩm. Quan trọng delaminations và ăn mòn của các bộ phận tế bào có thể được quan sát như là kết quả của độ ẩm xâm nhập. Ngay cả trong trường hợp không có Khuyết tật lớn phát hiện sau khi DH1000, mô-đun đã được nhấn mạnh đến mức nó trở thành "mong manh" cho các thử nghiệm tải cơ khí tiếp theo.
Kiểm tra tải cơ học
Kiểm tra tải này là để điều tra khả năng của mô-đun để chịu được gió, tuyết, tải tĩnh hoặc băng.
Tải cơ khí đến sau khi nhiệt ẩm và do đó được thực hiện trên một mẫu đã trải qua một căng thẳng môi trường nghiêm trọng.
Các khía cạnh quan trọng nhất của thử nghiệm này có liên quan đến việc gắn kết các mô-đun theo hướng dẫn lắp của nhà sản xuất, tức là sử dụng các điểm dự định sửa chữa của các mô-đun trên cấu trúc gắn kết với dự định giữa khoảng cách giữa các điểm này, và sử dụng các phụ kiện lắp thích hợp, nếu có (nut, Bu
Một số trường hợp các mô-đun màng mỏng và diện tích lớn có mối quan tâm quan trọng đối với các điều kiện trên.
Nếu chăm sóc không được thực hiện liên quan đến việc gắn kết đúng, một trong những vẫn còn với các câu hỏi cho dù sự thất bại đã được gây ra bởi vì các vấn đề cấu trúc hoặc vì một kỹ thuật lắp không phù hợp.
Một khía cạnh khác để được xem xét là tính thống nhất của tải áp dụng trên bề mặt của mô-đun. Các tiêu chuẩn yêu cầu tải trọng được áp dụng "theo cách thức thống nhất, từ từ" mà không chỉ định cách kiểm tra tính đồng đều.
2.400 Pa được áp dụng (mà tương đương với một áp lực gió 130 km/giờ) cho 1 giờ trên mỗi khuôn mặt của mô-đun.
Nếu mô-đun là đủ điều kiện để chịu được tích lũy nặng nề của tuyết và băng, tải áp dụng cho phía trước của mô-đun trong chu kỳ cuối cùng của thử nghiệm này được tăng từ 2.400 PA đến 5.400 Pa.
Cuối cùng sẽ không có khiếm khuyết thị giác lớn, không có mạch hở liên tục phát hiện trong quá trình thử nghiệm. Cũng Pmax (chỉ cho IEC 61215) và điện trở cách nhiệt được kiểm tra sau khi kiểm tra này.
Mưa đá tác động: là một thử nghiệm cơ khí.
Để xác minh rằng mô-đun có khả năng chịu được tác động của đá sỏi ở nhiệt độ ~-4 ° c. Các thiết bị kiểm tra là một Launcher độc đáo có khả năng đẩy các trọng lượng khác nhau của quả bóng đá tại vận tốc quy định để đạt các mô-đun tại 11 địa điểm tác động quy định +/-10 mm biến thể khoảng cách. (Bảng 1)
Thời gian giữa việc loại bỏ các quả bóng đá từ container lạnh lưu trữ và tác động đến mô-đun không vượt quá 60 s.
Nó là khá phổ biến thực tế để sử dụng 25 mm/7,53 g bóng đá.
Một lần nữa, sau khi thử nghiệm một trong những nên kiểm tra xem có bất kỳ Khuyết tật lớn gây ra bởi những ca ngợi và cũng Pmax (cho IEC 61215 chỉ) và kháng cách điện được kiểm tra.
Thống kê phòng thí nghiệm cho thấy tỷ lệ thất bại rất thấp cho thử nghiệm này.
Ánh sáng-ngâm: irradiance(chỉ áp dụng cho bộ phim mỏng IEC 61646)
Đây là một đoạn quan trọng cho cuối cùng vượt qua/không phán quyết của mô-đun phim mỏng. Mục đích là để ổn định các đặc tính điện của các mô-đun màng mỏng bằng phương tiện tiếp xúc kéo dài với irradiance sau khi tất cả các bài kiểm tra đã được hoàn thành trước khi kiểm tra Pmax so với giá trị tối thiểu như được đánh dấu bởi nhà sản xuất.
Các thử nghiệm có thể được thực hiện dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên hoặc trong mô phỏng năng lượng mặt trời trạng thái ổn định.
Các mô-đun, theo một điều kiện tải điện trở, được đặt dưới một irradiance giữa 600-1000 W/m2 trong phạm vi nhiệt độ 50 ° c ± 10 ° c cho đến khi ổn định xảy ra đó là thời gian đo Pmax từ hai giai đoạn tiếp xúc liên tiếp của ít nhất là 43 kWh/m2mỗi thỏa mãn các điều kiện (Pmax-Pmin)/P (trung bình)<>
Cuối cùng, một lưu ý về hướng dẫn thi lại IECEE. Điều thú vị, nó không phải là cũng được xác định những gì có thể được coi là "thay đổi trong công nghệ tế bào" cho màng mỏng, do đó để lại một khu vực màu xám lớn của giải thích khác nhau và phương pháp tiếp cận trong trường hợp một trong những nơi có thể nhà nước một "công nghệ và cải thiện hiệu quả", "cải tiến ổn Là những trường hợp "thay đổi trong công nghệ tế bào" và nếu có, đến mức độ nào và những gì các xét nghiệm phải được lặp lại? Như nó được đọc ngày hôm nay, các hướng dẫn retest để lại một con đường để mở rộng các chứng nhận trước đi lên trong điện (> 10%) bằng việc lặp lại các bài kiểm tra điểm nóng.
Lưu ý 2 của báo giá hướng dẫn retest "... Cuối cùng ngâm 10,19 thử nghiệm là bắt buộc đối với tất cả các mẫu thử nghiệm, "nhưng trong thực tế nó thường bị bỏ qua bởi các phòng thí nghiệm với kết quả của việc mở rộng năng lượng được tăng lên một cách thoại mà không đặt dưới kiểm tra các khía cạnh chính của công nghệ phim mỏng: ổn định điện.
Tóm lại, các thử nghiệm được mô tả trong bài viết này được IEC xác định là các yêu cầu tối thiểu về kiểm tra hiệu suất nhưng như đã nêu trong đầu, người ta cũng phải tuân thủ các yêu cầu về thiết kế và kiểm tra an toàn trong
IEC 61730-1 và IEC 61730-2. Khi các nhà sản xuất cố gắng cạnh tranh hơn trên thị trường, hầu hết đang làm việc với một cơ quan chứng nhận để chứng minh rằng mô-đun của họ đã trải qua một chương trình thử nghiệm vô tư, không thiên vị. Nếu có bất kỳ thay đổi nào xảy ra trong quá trình tái thiết kế hoặc các quy chế sản xuất, cơ quan chứng nhận sử dụng hướng dẫn kiểm tra lại ' hài hòa ' IECEE CB Scheme để xác định những thử nghiệm nào cần lặp lại trước khi mở rộng các chứng nhận trước đó. Liên quan đến độ tin cậy, một số đang đi xa như vậy để tiến hành một phần mở rộng của kết hợp các chương trình kiểm tra độ tin cậy trong nhà và ngoài trời lớn hơn một năm.
Ông Regan Arndt là người quản lý Bắc Mỹ và chứng nhận kỹ thuật cho nhóm photovoltaic TÜV SÜDs nằm ở Fremont, CA. Ông tốt nghiệp ngành kỹ thuật điện tử tại viện công nghệ nam Alberta (SAIT) ở Calgary, Alberta, Canada và có hơn 15 năm kinh nghiệm trong việc thử nghiệm và chứng nhận trong các lĩnh vực quang điện, thiết bị công nghệ thông tin, bưu chính và thiết bị kỹ thuật để đo lường, kiểm soát và sử dụng phòng thí nghiệm. Regan thu được đào tạo chính thức cho thiết kế quang điện và thử nghiệm tại sở năng lượng tái tạo khoa học Trung Quốc Bắc Kinh. Ông có thể được đạt đến ở rarndt @tuvam. com.
Tiến sĩ ing. Robert Puto là giám đốc toàn cầu của Photovoltacs tại TUV SUD. Ông có bằng bác sĩ về kỹ thuật điện tử từ Politecnico di Torino (đại học Bách khoa Turin), Italy và bằng tốt nghiệp thạc sĩ quản trị kinh doanh quốc tế từ CEIBS – Thượng Hải, Trung Quốc. Ông đã có 15 năm kinh nghiệm trong thử nghiệm và chứng nhận của một loạt các sản phẩm điện bao gồm cả Photovoltaics. Ông cũng đóng vai trò là chuyên gia sản phẩm cao cấp PV trong nhóm TÜV SÜD, có tình trạng chứng nhận kỹ thuật cho PV và được ủy quyền kiểm toán cho ISO IEC 17025 phòng thí nghiệm.
