درک اساسی آزمایش استاندارد IEC برای صفحات خورشیدی فتوولتائیک

- Jun 18, 2020-

منبع: incompliancemag


Basic Understanding Of IEC Standard Testing For Photovoltaic Panels


صنعت فتوولتائیک (PV) بعد از سال 2000 در نتیجه پیشرفت های خارق العاده فن آوری ، از سطح مواد تا تولید ماژول در مقیاس بزرگ ، تحول بسیار سریع را تجربه کرده است.

با پیش بینی رشد صنعت PV در سال های آینده ، دو سؤال اصلی باعث جلب توجه اپراتورهای بازار می شود:

1. چه چیزی یک ماژول "کیفیت خوب" را تشکیل می دهد؟

2. چقدر "قابل اعتماد" خواهد بود در این زمینه؟

در حال حاضر ، هر دو ، به صورت جامع بی پاسخ مانده اند.

استانداردهای PV عملکردی که در این مقاله شرح داده شده است ، یعنی IEC 61215 (ویرایش 2 - 2005) و IEC 61646
(Ed.2 - 2008) ، تعیین توالی های آزمایشی ، شرایط و شرایط مورد نیاز برای طراحی طراحی یک ماژول PV را تعیین کنید.

صلاحیت طراحی به عنوان توانایی عملکرد ماژول PV تحت قرار گرفتن طولانی مدت در برابر آب و هوای استاندارد (تعریف شده در IEC 60721-2-1) در نظر گرفته شده است. علاوه بر این ، چندین استاندارد دیگر نیز وجود دارد (IEC 61730-1، IEC 61730-2
و UL1703) که صلاحیت های ایمنی یک ماژول را مورد بررسی قرار می دهد ، اما این مقاله در مقاله بعدی مورد بررسی قرار می گیرد.

در زمینه صدور گواهینامه ، صلاحیت طراحی براساس تست نوع مطابق با IEC ، EN یا سایر استانداردهای ملی انجام می شود.

شایان ذکر است نامناسب بودن اصطلاحاتی مانند "صدور گواهینامه IEC" یا "گواهینامه IEC" و همچنین تبلیغات با استفاده از آرم IEC به جای آرم بدن صدور گواهینامه که مجوز را منتشر کرده است. IEC یک نهاد صدور گواهینامه نیست. این مخفف کمیته بین المللی الکتروتکنیک ، یک سازمان بین المللی استاندارد سازی است.

هنگامی که تست نوع با بازرسی های دوره ای کارخانه توسط یک نهاد صدور گواهینامه ترکیب می شود ، این پایه برای گواهی های صادر شده توسط آن نهاد صدور گواهینامه (بدین ترتیب دارای نشان / آرم خاص آنها) می باشد.

این ممکن است تا حدی ملاک استاندارد برای "کیفیت اساسی" باشد. با این حال ، اصطلاح "کیفیت" بسیار معمولی است و معمولاً فقط بر اساس مطابقت IEC مورد سوءاستفاده قرار می گیرد.

یکی دیگر از جنبه های حساس "کیفیت" ، "قابلیت اطمینان" ماژول است - یکی از نگرانی های اصلی برای پیمانکاران / سرمایه گذاران PV.

قابلیت اطمینان نه مطابق با استانداردهای IEC موجود است. فقدان استانداردهای قابل اطمینان تا حدی به این دلیل است كه تا به امروز ، داده های آماری كافی از زمینه های PV جمع آوری نشده است (حتی نصب های PV "قدیمی ترین" هنوز هم باید طبق هر ضمانت عمر خود را به 20/25 سال برساند). .

اما هر دو IEC 61215 و IEC 61646 به وضوح بیان می كنند كه قابل اطمینان بودن در اینجا مورد توجه قرار نمی گیرد ، بنابراین صلاحیت طراحی به آن استانداردها نشان از قابلیت اطمینان ماژول PV ندارد. بنابراین ، متخصصان تولید کنندگان ، خانه های آزمایش و بدنه های استاندارد در تلاش هستند تا مبنای استاندارد اطمینان PV را تشریح کنند. امیدوارم پیش نویس اول ، امیدوارم در آینده ای نزدیک باشد.

ضمانت نامه نیز موضوعی است که شایان ذکر است. فروش و خرید ماژول های PV تحت ضمانت 20 ساله ضمانت در بازار مرسوم است. گارانتی قرار است عملیات ایمن (بدون خطرات الکتریکی ، حرارتی ، مکانیکی و آتش سوزی) را پوشش دهد و سطح قابل قبولی از عملکرد ، یعنی تخریب محدود توان خروجی را داشته باشد (اکثر اعلام می کنند 1٪ کاهش Pmax در سال).

پس از شفاف سازی دامنه عمومی کاربرد و محدودیت های مربوط به کیفیت IEC 61215/61646 ، موارد زیر توضیحی کلی در مورد تست ها ارائه می دهد ، و این موارد از اهمیت ویژه ماژول های کریستالی سیلیکون (c-Si) و ماژول های فتوولتائیک فیلم نازک را برجسته می کند. در حالی که IEC 61215 بر اساس دانش جامد از فن آوری های اصلی سیلیکونی بلوری موجود ، طراحی شده است ، IEC 61646 عمدتا مبتنی بر فناوری سیلیکون آمورف (a-Si) بود. بنابراین ، فن آوری های نسبتاً جدیدی مانند CIGS ، CdTe و غیره که رفتار و حساسیت خاصی در معرض نور دارند و اثرات حرارتی را می طلبند ، در طول آزمایش نیاز به مراقبت و ملاحظات خاصی دارند.

تفاوت در دو استاندارد در متن italicized اشاره خواهد شد.

هر دو استاندارد نیاز دارند که نمونه های آزمایش به صورت تصادفی از یک دسته تولید مطابق با IEC 60410 گرفته شود.

ماژول ها باید از مواد و اجزای مشخص ساخته شده و در معرض فرایندهای تضمین کیفیت تولید کننده قرار گیرند. کلیه نمونه ها باید با جزئیات کامل و با دستورالعمل نصب / نصب سازنده تهیه شوند.

شکل 1 ماهیت تست ها را شرح می دهد.

  • رویکرد کلی هر دو استاندارد را می توان در خلاصه کرد:

  • تعریف کردن "نقص بزرگ بینایی.”

  • تعریف کردن "عبور / عدم موفقیت" شاخص.

  • انجام دادنتست های اولیهدر تمام نمونه ها

  • نمونه های گروهتحت عملتوالی های تست.

  • انجام دادنآزمون های بعد از آزمون های تکوتوالی های تست(IEC 61215).

  • تست های ارسال را بعد از تست های تک انجام دهیدوخیس شدن نور نهایی پس از توالی های آزمایش(IEC 61646).

  • به دنبال "نقص بزرگ بینایی" باشیدبررسی "عبور / عدم موفقیت"شاخص.

1004_F1_fig1

شکل 1

نمونه های مختلف به صورت موازی ، توالی های مختلف آزمایش را طی می کنند ، همانطور که در شکل 2 و 3 نشان داده شده است.

1004_F1_fig2

شکل 2: دنباله آزمون صلاحیت (IEC 61215)


1004_F1_fig3

شکل 3: دنباله آزمون (IEC 61646)

پنج "نقص بزرگ بینایی" در IEC 61215 تعریف شده اند ، در حالی که شش مورد در IEC 61646 وجود دارد(از بین رفته اختلافات در IEC 61646 است):

الف) سطوح بیرونی شکسته ، ترک خورده یا پاره شده ، شامل سوپرسترها ، بسترها ، قابها و جعبه های اتصال.

ب) سطوح بیرونی خم شده یا نادرست از جمله سوپرسترها ، بسترها ، قابها و جعبه های اتصالی تا حدی که نصب و یا کارکرد ماژول مختل شود.

ج) شکافی در یک سلول که انتشار آن می تواند بیش از 10٪ مساحت آن سلول را از مدار الکتریکی ماژول خارج کند.
ج) حفره ها یا خوردگی قابل مشاهده در هر یک از لایه های فیلم نازک از مدار فعال ماژول ، که بیش از 10٪ از هر سلول گسترش می یابد. (IEC 61646)

د) حبابها یا تركیباتها كه باعث ایجاد مسیر مداوم بین هر قسمت از مدار الکتریکی و لبه ماژول می شوند.

ه) از بین رفتن تمامیت مکانیکی ، به حدی که نصب یا کارکرد ماژول مختل شود.

f) مارک های ماژول (برچسب) دیگر پیوست نمی شوند ، یا اطلاعات غیرقابل خواندن است. (IEC 61646)

همراه با 6 معیار عملیاتی "عبور / عدم موفقیت":

الف) تخریب حداکثر توان خروجی از حد تعیین شده بعد از هر آزمایش و 8٪ بعد از هر توالی آزمایش تجاوز نمی کند.
الف) پس از خیس شدن نور نهایی ، حداکثر توان خروجی در STC کمتر از 90٪ حداقل مقدار مشخص شده توسط سازنده نیست. (IEC 61646)

ب) هیچ نمونه ای در طول آزمایشات مدار باز به نمایش نگذاشته است.

ج) هیچ مدرک بصری از نقص عمده وجود ندارد.

د) الزامات تست عایق پس از انجام آزمایشات برآورده می شود.

ه) الزامات تست جریان نشت مرطوب در ابتدا و انتهای هر دنباله و پس از آزمایش گرمای مرطوب برآورده می شود.

و) الزامات خاص آزمایشهای فردی برآورده می شود.

اگر دو یا چند نمونه از هرکدام از این معیارهای آزمون ناکام باشند ، طرح به دلیل عدم صلاحیت شناخته می شود. در صورت عدم موفقیت در هر نمونه ، دو نمونه دیگر از ابتدا باید دنباله آزمون مربوطه را انجام دهند. اگر یک یا هر دو نمونه جدید نیز شکست بخورند ، طراحی به دلیل عدم موفقیت در شرایط لازم شناخته می شود. اگر هر دو نمونه از توالی آزمون عبور کنند ، طراحی مطابق با شرایط لازم برای صلاحیت تلقی می شود.

توجه داشته باشید:برخی از خرابی ها ، حتی اگر در یک نمونه واحد ، می تواند نشانه ای از مشکلات جدی در طراحی باشد که نیاز به تجزیه و تحلیل خرابی و بررسی طراحی برای جلوگیری از بازگشت از میدان (مشکل قابلیت اطمینان) دارد. در چنین مواردی ، آزمایشگاه باید دنباله آزمایش را متوقف کند و از سازنده دعوت به عمل آورد تا تجزیه و تحلیل دقیق شکست را انجام دهد ، علت اصلی را شناسایی کند و اقدامات اصلاحی لازم را قبل از ارائه نمونه های اصلاح شده برای آزمایش مجدد در دستور کار خود قرار دهد.

تفاوت مورد در مورد a) بین IEC 61215 و IEC 61646 در مورد تخریب Pmax ارزش افزوده است.

در IEC 61215 ، تخریب Pmax نباید بیش از 5٪ از Pmax اولیه اندازه گیری شده در ابتدای هر آزمایش واحد باشد و بعد از هر توالی آزمایش بیش از 8٪ نباشد.

در IEC 61646 دو عنصر مهم وجود دارد:

1. تعریف حداقل Pmax (برگرفته از نشانگر Pmax ± t (٪) در برچسب امتیاز ، جایی که t (٪) نشان دهنده تحمل تولید است).

2. کلیه نمونه ها باید تحت تابش نور قرار بگیرند و باید Pmax نهایی 0.9 x Pmax (Pmax - t (٪)) را نشان دهند.

به عبارت دیگر ، IEC 61646 از معیار تخریب Pmax پس از تک آزمون ها (-5٪) و توالی های آزمون (-8٪) استفاده شده در IEC 61215 استفاده می کند ، و در عوض متکی به بررسی تخریب Pmax با اشاره به امتیاز قدرت پس از تمام آزمایشات به اتمام رسیده و نمونه ها خیس شده اند.

تفاوت دیگر این است که IEC 61215 با قرار گرفتن در معرض آنها (باز شده) در کل 5.5 کیلو وات ساعت در ساعت ، نیاز به تهیه کلیه نمونه ها دارد.2.

در IEC 61646 به منظور اجتناب از جلوه های ویژه ای که پیش شرط می تواند بر روی فن آوری های مختلف فیلم نازک داشته باشد ، هیچ الزامی وجود ندارد. برخی فن آوری های فیلم نازک نسبت به کاهش نور ناشی از نور حساس تر هستند ، در حالی که برخی دیگر نسبت به اثرات گرمای تاریک حساس تر هستند. بنابراین ، آزمون های ارسال اولیه یک رویکرد ناهمگن برای ارزیابی تغییرات از طریق توالی آزمون است. در عوض ، IEC 61646 پس از توالی های زیست محیطی و نمونه شاهد ، و برای اندازه گیری Pmax نهایی ، قضائی را برای لکه بینی نهایی در همه نمونه ها می خواند و Pmax نهایی را اندازه گیری می کند که آیا تخریب با توجه به حداقل ارزش Pmax تخمین زده می شود.

در اینجا شرح مختصری از تست ها را مشاهده می کنید.(اختلافات در IEC 61646 به صورت اتفاقی بیان خواهد شد.)

بازرسی بصری: به طور معمول یک بررسی تشخیصی است.
هدف این است که با چک کردن ماژول در یک منطقه به خوبی روشن (1000 لوکس) تعریف هر یک از "نقص اصلی بینایی" تعریف شده در بالا.

این کار چندین بار در تمام توالی های آزمایش تکرار می شود و بیش از هر تست دیگر انجام می شود.

حداکثر توان (Pmax): به طور معمول یک پارامتر عملکرد است.
همچنین چندین بار قبل و بعد از آزمایشهای مختلف محیطی انجام می شود. می توان آن را با شبیه ساز آفتاب یا خارج از منزل انجام داد.

اگرچه استاندارد امکان انجام تست برای طیف وسیعی از دمای سلول (25 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد) و سطح تابش (700 W / M2 تا 1100 W / M2) را فراهم می کند ، اما انجام آزمایش معمول در بین آزمایشگاه های PV است. به اصطلاح شرایط آزمون استاندارد (STC). طبق تعریف ، STC با: 1000 W / M2 ، دمای سلول 25 درجه سانتیگراد ، با تابش طیف خورشیدی مرجع به نام Air Mass 1.5 (AM1.5) مطابق با IEC 60904-3 مطابقت دارد.

اکثر آزمایشگاه ها از آزمایش داخل ساختمان با شبیه سازهای خورشیدی استفاده می کنند که دارای طیف تا حد ممکن نزدیک به AM1.5 هستند. ویژگی های شبیه ساز خورشیدی و انحراف از استاندارد AM1.5 را می توان مطابق با IEC 60904-9 طبقه بندی کرد. بسیاری از تامین کنندگان شبیه ساز خورشیدی سیستم هایی را ارائه می دهند که در بالاترین امتیاز ممکن طبقه بندی شده اند: AAA ، که حرف اول نشان دهنده کیفیت طیف است ، نامه دوم. یکنواختی تابش در ناحیه آزمون و نامه سوم. ثبات زمانی تابش طبقه بندی شبیه سازهای خورشیدی را می توان در IEC 60904-9: 2007 یافت.

توجه داشته باشید:اعلامیه های خود از سوی تأمین کنندگان لزوماً شواهدی از سنجش ردیابی اندازه گیری در آن نیست
مقیاس PV جهانی.

اندازه گیری صحیح و قابل ردیابی Pmax به مقیاس PV جهانی از اهمیت اساسی برخوردار است. نه تنها یکی از معیارهای عبور / عدم موفقیت است ، بلکه مقادیر اندازه گیری شده نیز توسط کاربران نهایی به عنوان یک شاخص عملکرد برای ارزیابی عملکرد انرژی قابل استفاده است.

هر دو استاندارد برای اندازه گیری دما ، ولتاژ ، جریان و تابش چندین الزامات دقیق را تعیین می کنند.

توجه داشته باشید که تکرارپذیری لازم برای اندازه گیری توان در IEC 61215 صرفاً 1٪ است.

در IEC 61646 هیچ اشاره ای به چنین الزامی نشده است ، احتمالاً به دلیل معروف بودن "بی ثباتی" و "تکرارپذیری" فناوری های مختلف فیلم های نازک. در عوض ، IEC 61646 یک توصیه کلی دارد:

"باید تلاش کرد تا اطمینان حاصل شود که اندازه گیری های اوج در شرایط عملیاتی مشابه انجام می شود ، یعنی با انجام کلیه اندازه گیری های قدرت اوج بر روی یک ماژول خاص ، تقریباً در همان درجه حرارت و تابش ، مقدار اصلاح را به حداقل برساند."

یکی دیگر از عوامل مهم در صحت اندازه گیری Pmax ، به خصوص برای فیلم نازک ، عدم تطابق طیفی بین سلولهای مرجع مورد استفاده آزمایشگاه و فناوری خاص مورد آزمایش است.

مقاومت عایق: یک آزمایش ایمنی الکتریکی است.
هدف این است که تعیین کنیم آیا یک ماژول عایق الکتریکی کافی بین قطعات حامل فعلی آن و قاب (یا دنیای خارج) دارد یا خیر. از یک تستر قدرت دی الکتریک برای استفاده از منبع ولتاژ DC تا 1000 ولت به علاوه دو برابر بیشترین ولتاژ سیستم استفاده می شود. پس از انجام آزمایش ، هیچ گونه خرابی و ردیابی سطح وجود نخواهد داشت. برای ماژول هایی با مساحت بزرگتر از 0.1 متر2مقاومت برای هر متر مربع نباید کمتر از 40 MΩ باشد.

تست جریان نشت مرطوب: یک تست ایمنی الکتریکی نیز هست.
هدف از این کار بررسی عایق کاری ماژول در برابر نفوذ رطوبت در شرایط عملیاتی مرطوب (باران ، مه ، شبنم ، برف ذوب شده) ، برای جلوگیری از خوردگی ، گسل زمین و در نتیجه خطر برق گرفتگی است.

این ماژول در یک مخزن کم عمق به عمق پوشش داده می شود و همه سطوح به جز ورودی کابل جعبه های اتصالی که برای غوطه وری طراحی نشده اند (پایین تر از IPX7) است. یک ولتاژ آزمایش بین کانکتورهای خروجی کوتاه و محلول حمام آب تا حداکثر ولتاژ سیستم ماژول به مدت 2 دقیقه اعمال می شود.

مقاومت عایق باید برای هر متر مربع کمتر از 40 MΩ برای ماژول هایی با مساحت بزرگتر از 0.1 متر باشد2.

این بسیار مهم است که بدانید اتصالات جفت گیری باید در طول آزمایش در محلول غوطه ور شوند و این در صورتی است که یک کانکتور اتصال ناقص می تواند دلیل یک نتیجه مهم FAIL باشد.

توجه داشته باشید:عدم انجام تست جریان نشت مرطوب به دلیل اتصال دهنده های معیوب ، یک اتفاق نادر نیست و به همین ترتیب ، به طور قطع خطر واقعی برای اپراتورهای موجود در این زمینه را نشان می دهد. هیچ استاندارد IEC برای اتصال به اتصالات PV وجود ندارد ، اما یک استاندارد هماهنگ اروپایی (EN 50521) وجود دارد. اتصال دهنده های معتبر به EN 50521 آزمایش های سختی را پشت سر گذاشته اند ، از جمله چرخه های حرارتی (200) و گرمای مرطوب (1000 ساعت) ، و می توان از آن به عنوان معیاری برای انتخاب تأمین کنندگان استفاده کرد. با این حال ، آزمون با ماژول حرف آخر را خواهد زد. توجه دقیق به اتصالات عرضه شده در جعبه های اتصال ، یک کار ظریف برای تولید کنندگان ماژول PV است. تغییر "آسان" تأمین کننده های اتصال دهنده با طراحی متفاوت می تواند خطر عمده ای برای آزمایش جریان نشت مرطوب باشد.

آزمون جریان نشت مرطوب به عنوان یكی از نارساترین عیوب در زمان كیفیت PV در آزمایشگاه های آزمایش رتبه بندی می شود. هنگامی که خرابی به دلیل مشکل اتصال نیست (همانطور که در بالا ذکر شد) ، خرابی به احتمال زیاد پس از تست Damp Heat و / یا تست انجماد رطوبت برای ماژول هایی که در طول لایه بندی و لایه برداری لبه ها مشکل دارند ، اتفاق می افتد.

ضرایب دما: یک پارامتر عملکرد است.
هدف این است که برای تعیین ضرایب دما جریان کوتاه ایسک (α) ، ولتاژ مدار باز Voc (β)
و حداکثر توان (Pmax) (δ) از اندازه گیری های ماژول. ضرایب تعیین شده فقط در تابشی که در آن اندازه گیری ها انجام شده است معتبر است (یعنی در 1000 W / m2برای اکثر آزمایشگاهها با استفاده از شبیه ساز خورشیدی).

برای ماژول هایی با خطی شناخته شده در یک محدوده تابش خاص مطابق با IEC 60891 ، ضرایب محاسبه شده می تواند معتبر در نظر گرفته شود.

IEC 61646 محتاط تر است و یادداشت های دیگری راجع به ماژول های فیلم نازک ، که ضرایب دما ممکن است به تابش و تاریخ حرارتی ماژول بستگی دارد ، دارد. توالی آزمون دست اول (شکل 3). "تاریخ تابش و گرما" از آن نمونه صرفاً شامل "سفر" ای است که برای رسیدن به آزمایشگاه ، از شرایط محیطی که در آن ذخیره شده است ، از آزمایش های اولیه و در نهایت آزمایش قرار گرفتن در معرض فضای باز (60 کیلووات ساعت) است. / متر2).

دو روش برای اندازه گیری با شبیه سازهای خورشیدی استفاده می شود:

1. هنگام گرم کردن ماژول یا

2. خنک کردن ماژول؛

بیش از 30 درجه سانتیگراد (به عنوان مثال ،25 درجه سانتیگراد - 55 درجه سانتیگراد) و در هر فواصل 5 درجه سانتیگراد ، شبیه ساز آفتاب اندازه گیری IV می گیرد (Isc ، Voc ، Pmax نشان داده نمی شوند ، اما در طول جابجایی IV اندازه گیری می شوند) شامل Isc ، Voc و Pmax.

مقادیر Isc ، Voc و Pmax به عنوان توابع دما برای هر مجموعه داده ترسیم می شوند. ضرایب α ، β و δ از دامنه های خطوط حداقل مربعات مناسب برای سه تابع ترسیم شده محاسبه می شوند.

با توجه به سطح تابش خاصی ، لازم به ذکر است که β (برای Voc) و δ (برای Pmax) دو حساس به تغییرات دما هستند. هر دو علامت "-" را نشان می دهند که نشان می دهد Voc و Pmax با افزایش دما کاهش می یابند ، در حالی که α (برای ISC) علامت "+" را دارد ، هرچند که مقادیر کمتری نسبت به β و δ دارد. هر سه ضرایب را می توان با تقسیم α ، β و δ محاسبه شده با مقادیر Isc ، Voc و Pmax در 25 درجه سانتیگراد (1000 W / M2) محاسبه کرد.

ضرایب دما پارامترهای عملکردی است که اغلب توسط کاربران نهایی برای شبیه سازی بازده انرژی ماژول ها در آب و هوای گرم استفاده می شود. باید به خاطر داشته باشید که آنها با 1000 ولت در متر اعتبار دارند2سطح تابش مورد استفاده در آزمایشگاه مگر اینکه خطی بودن ماژول در سطوح مختلف تابش ثابت شده باشد.

دمای سلول عملکردی اسمی (NOCT): یک پارامتر عملکرد است.
NOCT برای یک ماژول نصب شده روی قفسه باز در محیط مرجع استاندارد زیر تعریف شده است:

  • زاویه شیب: 45 درجه از افقی

  • تابش کل: 800 W / m2

  • دمای محیط: 20 درجه سانتی گراد

  • سرعت باد: 1 متر بر ثانیه

  • بدون بار الکتریکی: مدار باز

NOCT را می توان توسط طراح سیستم به عنوان راهنمایی برای دمای عملکرد ماژول در این زمینه استفاده کرد و بنابراین هنگام مقایسه عملکرد طرح های مختلف ماژول یک پارامتر مفید است. با این حال
دمای عملیاتی واقعی به طور مستقیم به ساختار نصب ، تابش ، سرعت باد ، دمای محیط ، بازتاب و انتشار گازهای زمین و اشیاء مجاور و غیره وابسته است.

به اصطلاح "روش اولیه" برای تعیین NOCT یک روش اندازه گیری در فضای باز است که توسط IEC 61215 و IEC 61646 استفاده می شود و در کلیه ماژول های PV کاربرد جهانی دارد. در مورد ماژول هایی که برای نصب قفسه باز طراحی نشده اند ، ممکن است از روش اصلی برای تعیین تعادل میانگین دمای اتصال سلول خورشیدی استفاده شود ، با این ماژول همانطور که توسط سازنده توصیه می شود نصب شده است.

تنظیم تست نیاز به گزارش گیری و انتخاب داده ها برای تابش (پیرونامتر) ، دمای محیط (سنسور دما) ، دمای سلول (ترموکوپلهای متصل به قسمت پشت ماژول مربوط به دو سلول مرکزی) ، سرعت باد (سنسور سرعت) و جهت باد دارد (سنسور جهت) تمام این مقادیر باید در بازه زمانی مشخصی باشد تا برای محاسبه NOCT قابل قبول باشد.

حداقل مجموعه ای از 10 نقطه داده قابل قبول گرفته شده قبل و بعد از ظهر خورشیدی برای محاسبه NOCT نهایی استفاده می شود.

قرار گرفتن در معرض در فضای باز: یک آزمایش تابشی است.
هدف یک ارزیابی اولیه از توانایی ماژول در تحمل قرار گرفتن در معرض شرایط فضای باز است. با این حال ، این تنها در معرض قرار گرفتن در معرض 60 کیلووات ساعت در ساعت است2که یک دوره نسبتاً کوتاه برای تصمیم گیری در مورد طول عمر ماژول است.

از طرف دیگر ، این آزمایش می تواند یک شاخص مفید برای مشکلات احتمالی باشد که ممکن است توسط سایر آزمایشگاهها تشخیص داده نشود.

IEC 61215 نیاز به تخریب حداکثر توان (Pmax) دارد تا بیش از 5٪ از مقدار اولیه نباشد.
IEC 61646 حداکثر قدرت (Pmax) را نباید پایین تر از علامت گذاری شده "Pmax - t٪" قرار دهد.

در حالی که ماژول های پیش شرط C-Si مطابق با IEC 61215 (5.5 کیلو وات ساعت در متر)2) با این آزمون حساسیت نشان ندهید ، برخی فن آوری های فیلم نازک ممکن است مشکلات بیشتری را تجربه کنند. دلیل این امر را می توان با این واقعیت توضیح داد که در IEC 61646 ، اندازه گیری Pmax پس از قرار گرفتن در معرض 60 کیلو وات ساعت در متر مربع باید بالاتر از مقدار "Pmax - t" تولید شده باشد. این نمونه تحت اولین توالی آزمایش قرار دارد ، جایی که تنها "تاریخچه" آزمایش های اولیه و قرار گرفتن در معرض فضای باز برای کل 60 کیلو وات ساعت در مترمربع در شرایط مختلف آب و هوایی بیش از 24 ساعت بسته به محل آزمایشگاه است. دانش کاملی از فن آوری مورد آزمایش توسط سازنده از نظر تخریب ناشی از نور ، حساسیت به گرما ، رطوبت و غیره برای تعیین صحیح Pmax و قبولی در آزمون ضروری است.

استقامت نقطه داغ: یک آزمایش حرارتی / تشخیصی است.
هدف این است که توانایی ماژول در مقاومت در برابر گرمایش موضعی ناشی از سلول های ترک خورده ، ناسازگار ، خرابی در اتصال ، سایه گذاری جزئی یا خاکی مشخص شود.

گرمای نقطه داغ هنگامی اتفاق می افتد که جریان عملیاتی ماژول از جریان اتصال کوتاه یک سلول معیوب (یا سایه دار) فراتر رود. این باعث می شود که سلول (ها) را هنگامی که بار شود که گرما را از بین می برد ، به حالت تعصب معکوس بکشاند. پدیده های نقطه داغ جدی می تواند به اندازه سوختگی آشکار تمام لایه ها ، ترک خوردگی یا حتی شکستن شیشه چشمگیر باشد. توجه به این نکته ضروری است که حتی در شرایط گرمای کمتری ، با مداخله دیود بای پس ، بخشی (که به عنوان رشته نیز شناخته می شود) از ماژول خارج شده و در نتیجه باعث افت محسوس در توان خروجی ماژول می شود.

رویکرد شبیه سازی شرایط داغ واقع بینانه از بند 10.9 مربوطه در IEC 61215 به طور مداوم مورد بحث است.

توسط آزمایشگاههای اصلی آزمون به خوبی پذیرفته شده است که نسخه فعلی روش hot-point نمایانگر نیست و همچنین قادر به نمایندگی از یک وضعیت داغ واقعی نیست. یک روش بهبود یافته در نقاط داغ در TC82 از IEC ترسیم شده است و انتظار می رود با 3 تبدیل به هنجاری شودرادنسخه IEC 61215 در سال 2010. برخی آزمایشگاه های آزمایش تصمیم گرفته اند از روش بهبود یافته استفاده کنند.

بینش و جزئیات بیشتر در مقاله آینده ارائه خواهد شد.

اگرچه آمار میزان شکست در آزمایشگاههای مختلف ممکن است متفاوت باشد ، اما به نظر می رسد نقطه داغ جزء 5 شکست شایع در هر دو ماژول C-Si و فیلم های نازک است.

دور دیود: یک تست حرارتی است.
بایود دیود یک جنبه بسیار مهم در طراحی ماژول است. این یک مؤلفه مهم تعیین کننده رفتار حرارتی ماژول در شرایط داغ و در نتیجه تأثیر مستقیم بر قابلیت اطمینان در این زمینه است.

روش آزمایش نیاز به اتصال یک ترموکوپل به بدنه دیود (ها) ، گرم کردن ماژول تا 75 درجه سانتیگراد ± 5 درجه سانتیگراد و اعمال یک جریان برابر با جریان اتصال کوتاه Isc در 1C در STC است.

درجه حرارت هر بدنه دیود بای پس انداز (Tcase) اندازه گیری می شود و دمای اتصال (Tj) محاسبه می شود
با استفاده از فرمول با استفاده از مشخصات ارائه شده توسط سازنده دیود (RTHjc=ثابت تهیه شده توسط سازنده دیود مربوط به Tj به Tcase ، به طور معمول یک پارامتر طراحی و UD=ولتاژ دیود ، ID=جریان دیود).

سپس جریان به 1.25 برابر جریان اتصال کوتاه ماژول Isc همانطور که در STC برای یک ساعت دیگر اندازه گیری می شود در حالی که دمای ماژول را در همان دما حفظ می کند.

این دیود هنوز عملیاتی است.

عدم موفقیت در تست های دیود بای پس با فرکانس خاصی ایجاد می شود که ناشی از عدم استفاده بیش از حد توسط سازنده دیود یا پیکربندی الکتریکی نادرست با توجه به Isc ماژول توسط سازنده ماژول است.

در بیشتر موارد ، دیودهای بای پس به عنوان اجزای موجود در جعبه اتصال کل زیر مجموعه (جعبه اتصال} {1}} کابل + اتصال) تهیه می شوند. بنابراین ، از اهمیت حیاتی برخوردار است تا اطمینان حاصل شود كه در هنگام كنترل كالاهای دریافتی توسط سازنده ماژول ، این مؤلفه كامل از نزدیک بررسی شده است.

پیش شرط اشعه ماوراء بنفش: یک آزمایش تابش پرتو است.
هدف این است که قبل از انجام چرخه حرارتی و تست انجماد رطوبت ، موادی که مستعد تخریب ماوراء بنفش (UV) هستند ، شناسایی شوند.

IEC 61215 باید ماژول را در معرض تابش اشعه ماوراء بنفش در کل 15 کیلووات ساعت بر متر قرار دهد2در مناطق (UVA + UVB)
(280 نانومتر - 400 نانومتر) ، حداقل 5 کیلو وات ساعت در متر2، یعنی 33٪ در منطقه UVB (280 نانومتر - 320 نانومتر) ، در حالی که ماژول را در 60 درجه سانتیگراد ± 5 درجه سانتیگراد حفظ می کنید.
(IEC 61646 به یک مقدار UVB از 3٪ تا 10٪ از کل تابش اشعه ماوراء بنفش نیاز دارد). این نیاز اکنون با IEC 61215 توسط یک برگه تصمیم گیری CTL هماهنگ شده است. 733 در طرح CB IECEE.

یکی از جنبه های مهم تنظیم اتاق های UV ، کالیبراسیون سنسورهای UVA و UVB است که از قابلیت ردیابی نیز در دمای کار از 60 درجه سانتیگراد تا 5 درجه سانتیگراد اطمینان می یابد ، در حالی که هنوز هم به درستی در مدت زمان قرار گرفتن در معرض طولانی در محفظه UV داغ کار می کند.

میزان شکست بسیار پایین تست قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش در آزمایشگاههای PV را می توان با مقدار نسبتاً کم تابش اشعه ماوراء بنفش در مقایسه با مواجهه واقعی در طول عمر ماژول توضیح داد.

دوچرخه سواری حرارتی TC200 (200 چرخه): یک آزمایش محیطی است.
این آزمایش با هدف شبیه سازی فشارهای حرارتی بر روی مواد در نتیجه تغییر دمای شدید انجام می شود. بیشتر اوقات ، اتصالات لحیم شده به دلیل ضریب انبساط حرارتی مختلف مواد محصور شده در داخل لمینت به چالش کشیده می شوند. این ممکن است منجر به نقص عمده ، برای تخریب Pmax ، قطع جریان الکتریکی یا آزمایش عایق شود.

IEC 61215 هنگامی که دمای ماژول بالاتر از 25 درجه سانتیگراد است ، نیاز به تزریق جریان در 2 ± از جریان اندازه گیری شده در قدرت اوج (ضربه) دارد.
تزریق جریان فعلی برای IEC 61646 وجود ندارد ، با این وجود استمرار مدار الکتریکی باید تحت نظارت باشد (یک بار مقاومت کمی کافی است).

این ماژول در محدوده دمای دوچرخه سواری از -40 ° C-2 ° C و -85 ° C-2 ° C با مشخصات در شکل 4 قرار گرفته است.

1004_F1_fig4
شکل 4: آزمایش دوچرخه سواری حرارتی (IEC 61215)

میزان خرابی TC200 می تواند به اندازه 30-40٪ باشد. اگر در ترکیب با Damp Heat ، در برخی آزمایشگاه ها ، هر دو می توانند بیش از 70٪ از کل خرابی های ماژول های C-Si را تشکیل دهند.

میزان خرابی TC200 برای فیلم های نازک کمتر است ، اما هنوز هم مورد توجه تولید کنندگان قرار دارد.

یخ زدگی رطوبت: یک آزمایش محیطی است.
هدف این است که توانایی ماژول در مقاومت در برابر اثرات درجه حرارت بالا همراه با رطوبت و به دنبال آن دمای بسیار پایین مشخص شود.
مطابق با مشخصات هماهنگ در شکل 5 (IEC 61646) در معرض 10 چرخه کامل قرار دارد.

1004_F1_fig5
شکل 5: چرخه یخ زدگی رطوبت (IEC 61646)

رطوبت نسبی نیاز RH=85٪ ± 5٪ فقط در دمای 85 درجه سانتیگراد اعمال می شود.

پس از این آزمایش ، ماژول مجاز است تا بین 2 تا 4 ساعت قبل از معاینه تصویری استراحت کند ، حداکثر توان خروجی و مقاومت عایق اندازه گیری می شود.

میزان عدم موفقیت این تست در محدوده 10-20٪ باقی مانده است.

استحکام خاتمه: یک آزمایش مکانیکی است.
برای تعیین استحکام خاتمه ماژول ، که می تواند سیم ، سرب پرواز ، پیچ و یا برای اکثر موارد ، اتصالات PV (نوع C) باشد. در پایان این آزمایشات استرس انجام می شود که مونتاژ عادی را شبیه سازی کرده و از چرخه ها و سطوح مختلف استحکام کششی و تست های خمش و گشتاور مانند استاندارد دیگر IEC 60068-2-21 استفاده می کند.

گرمای مرطوب DH1000 (1000 ساعت): یک آزمایش محیطی است.
هدف این است که توانایی ماژول را برای تحمل طولانی مدت در معرض نفوذ رطوبت با استفاده از دمای 2 85 85 درجه سانتیگراد با رطوبت نسبی 5 ± 85 به مدت 1000 ساعت تحمل کنیم.

DH1000 "بدخیم ترین" و در صدر لیست میزان شکست در برخی از آزمایشگاه ها که شامل 40-50٪ از کل خرابی های ماژول های C-Si است. نرخ شکست مشابه می تواند برای DH1000 نیز با فیلم نازک مشاهده شود.

شدت این آزمایش به ویژه روند لایه برداری و آب بندی لبه از رطوبت را به چالش می کشد. تركیبات مهم و خوردگی قسمتهای سلولی را می توان در نتیجه نفوذ رطوبت مشاهده كرد. حتی در صورت عدم وجود نقص عمده بعد از DH1000 ، ماژول تا حدی تأکید شده است که برای آزمایش بار مکانیکی بعدی "شکننده" می شود.

تست بار مکانیکی
این آزمایش بارگیری ، بررسی توانایی ماژول در تحمل بار ، برف ، استاتیک یا یخ است.

بار مکانیکی پس از مرطوب گرما می آید و بنابراین بر روی نمونه ای انجام می شود که تحت فشارهای شدید محیطی قرار گرفته است.

مهمترین جنبه این تست مربوط به نصب ماژول طبق دستورالعمل های نصب سازنده است ، یعنی استفاده از نقاط ثابت در نظر گرفته شده ماژول بر روی ساختار نصب با فاصله مورد نظر بین این نقاط و استفاده از لوازم جانبی مناسب ، در صورت وجود (مهره ، پیچ و مهره ، بست و غیره).

موارد خاص از ماژول های فیلم های باریک و بزرگ و بدون فریم با توجه به شرایط فوق نگرانی اساسی دارند.

اگر در مورد نصب مناسب احتیاط لازم صورت نگیرد ، این سؤال باقی می ماند كه آیا این خرابی به دلیل وجود مشکلات ساختاری یا به دلیل یك روش نامناسب در نصب ایجاد شده است.

جنبه دیگری که باید در نظر گرفته شود یکنواختی بار اعمال شده بر روی سطح ماژول است. استانداردها مستلزم استفاده از بار "بصورت تدریجی و یکنواخت" بدون مشخص کردن چگونگی بررسی یکنواختی هستند.

2400 Pa (برای معادل فشار باد 130 کیلومتر در ساعت) به مدت 1 ساعت در هر قسمت از ماژول اعمال می شود.

اگر قرار باشد ماژول برای تحمل انباشت سنگین برف و یخ واجد شرایط باشید ، بار اعمال شده در قسمت جلوی ماژول در آخرین چرخه این آزمایش از 2400 Pa به 5،400 Pa افزایش می یابد.

در پایان هیچ نقص بزرگ بینایی وجود نخواهد داشت ، هیچ مدار باز متناوب در طول آزمایش مشاهده نمی شود. همچنین Pmax (فقط برای IEC 61215) و مقاومت عایق پس از این آزمایش بررسی می شوند.

ضربه تگرگ: یک آزمایش مکانیکی است.
برای تأیید اینکه ماژول قادر به تحمل تأثیر سنگهای تگرگ است که در دمای 4-4 درجه سانتیگراد قرار دارند. تجهیزات تست یک لانچر منحصر به فرد است که قادر به وزنه های مختلف توپ های یخی در سرعت های مشخص شده است تا بتواند در 11 مکان ضربه ای مشخص شده از module 2} 2} / - 10 میلی متر تغییر کند. (میز 1)

1004_F1_table1
میز 1

مدت زمان خارج شدن توپ یخ از داخل سردخانه و ضربه به ماژول نباید از 60 ثانیه تجاوز کند.

استفاده از توپ های یخی 25 mm / 7.53 گرم بسیار مرسوم است.

مجدداً ، پس از آزمایش باید بررسی کرد که آیا عیوب عمده ای در اثر تگرگ وجود دارد و همچنین Pmax (فقط برای IEC 61215) و مقاومت عایق بررسی می شود.

آمار آزمایشگاه میزان عدم موفقیت بسیار پایین این آزمایش را نشان می دهد.

خیساندن نور: تابش(فقط برای IEC 61646 با فیلم نازک اعمال می شود)
این یک گذرگاه مهم برای حکم نهایی / عدم موفقیت ماژول های فیلم نازک است. هدف از این کار تثبیت ویژگی های الکتریکی ماژول های فیلم نازک با استفاده از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض تابش پس از اتمام تمام آزمایشات قبل از بررسی Pmax در برابر حداقل مقدار است که توسط سازنده مشخص شده است.

این آزمایش را می توان در زیر نور خورشید طبیعی یا تحت شبیه ساز خورشیدی پایدار انجام داد.

ماژول ها ، تحت یک شرایط بار مقاومتی ، تحت تابش بین 600 تا 1000 ولت بر متر مربع در محدوده دمای 50 درجه سانتیگراد ± 10 درجه سانتیگراد قرار می گیرند تا زمانی که تثبیت رخ دهد ، یعنی زمانی که اندازه گیری Pmax از دو دوره متوالی قرار گرفتن در معرض حداقل 43 کیلو وات ساعت در متر2هرکدام شرایط (Pmax - Pmin) / P (متوسط)&وزن کم ؛ 2٪ را راضی کردند.

سرانجام ، یک یادداشت در مورد راهنمای IECEE مجدد آزمون. جالب توجه است ، به خوبی تعریف نشده است که چه چیزی می تواند به عنوان "تغییر در فناوری سلول" برای فیلم های نازک در نظر گرفته شود ، بنابراین یک منطقه بزرگ خاکستری از تفسیرها و رویکردهای مختلف را در مواردی باقی می گذارد که می توان "پیشرفت فناوری و کارآیی" را بیان کرد. بهبود ، "یا" افزایش توان خروجی. " آیا این موارد "تغییر در فناوری سلولی" است و اگر بله ، تا چه اندازه و چه آزمایشاتی باید تکرار شود؟ همانطور که امروز خوانده می شود ، دستورالعمل Retest مسیری را برای تمدید گواهینامه های قبلی در حال قدرت (GG gt؛ 10٪) با تکرار تست نقطه داغ باز می گذارد.

توجه داشته باشید شماره 2 از دستورالعمل آزمایش مجدد به نقل از "… تست خیساندن نور نهایی 10.19 برای همه نمونه های آزمایش اجباری است" ، اما در عمل اغلب توسط آزمایشگاه های آزمایش با نتیجه افزایش قدرت حساس افزایش یافته بدون اینکه زیر جنبه اصلی نازک گرفته شود ، نادیده گرفته می شود. فناوری -فیلم: تثبیت نیرو.

به طور خلاصه ، آزمایش های توصیف شده در این مقاله توسط IEC به عنوان حداقل شرایط لازم برای آزمایش عملکرد تعیین شده است اما همانطور که در ابتدا گفته شد ، باید به طراحی ایمنی و الزامات آزمون نیز رعایت شود.
IEC 61730-1 و IEC 61730-2. از آنجا که تولیدکنندگان تلاش می کنند در بازار رقابت بیشتری داشته باشند ، بیشتر آنها با یک نهاد صدور گواهینامه همکاری می کنند تا ثابت کنند که ماژول آنها تحت آزمایش یک برنامه آزمایش بی طرفانه قرار گرفته است. در صورت ایجاد تغییر در مراحل طراحی مجدد یا فرآیندهای تولید آنها ، نهادهای صدور مجوز از دستورالعمل آزمایش مجدد IECEE CB "هماهنگ" استفاده می کنند تا تعیین کنند که چه آزمایش هایی باید قبل از تمدید گواهینامه های قبلی تکرار شود. با توجه به قابلیت اطمینان ، برخی از آنها تا آنجا پیش می روند که برنامه های آزمایش قابلیت اطمینان داخلی و خارجی را بیشتر از یک سال انجام دهند.

آقای Regan Arndt مدیر و مجوز فنی آمریکای شمالی برای تیم فوتوولتائیک TÜV SÜDs واقع در Fremont، CA است. وی فارغ التحصیل مهندسی الکترونیک در انستیتوی فناوری آلبرتا جنوبی (SAIT) در کلگری ، آلبرتا ، کانادا و دارای بیش از 15 سال تجربه در زمینه آزمایش و صدور گواهینامه در زمینه های فتوولتائیک ، تجهیزات فناوری اطلاعات ، ارتباطات از راه دور و تجهیزات الکتریکی برای اندازه گیری ، کنترل ، و آزمایشگاه استفاده. رگان آموزش رسمی را برای طراحی و آزمایش فتوولتائیک در آکادمی علوم علوم تجدیدپذیر چین در پکن به دست آورد. به وی می توان در rarndt @ tuvam.com رسید.

دکتر اینگ رابرت پوتو مدیر جهانی Photovoltacs در TUV SUD است. وی دارای مدرک دکترای مهندسی الکترونیک از Politecnico di Torino (دانشگاه پلی تکنیک تورین) ، ایتالیا و دارای مدرک فوق لیسانس مدیریت تجاری بین المللی از CEIBS - شانگهای ، چین است. وی دارای 15 سال سابقه در آزمایش و صدور گواهینامه انواع محصولات الکتریکی از جمله فتوولتائیک است. او همچنین به عنوان متخصص ارشد محصولات PV در گروه TÜV SÜD عمل می کند ، دارای گواهینامه فنی PV است ، و برای ارزیابی های آزمایشگاهی ISO IEC 17025 ممیزی حسابرس است.