Sursa: incompliancemag
Industria fotovoltaică (PV) a cunoscut o transformare incredibil de rapidă după anul 2000, ca urmare a unor descoperiri extraordinare ale tehnologiei, de la nivelul materialului până la fabricația de module pe scară largă.
Având în vedere că industria fotovoltaică va crește constant în anii următori, două întrebări principale atrag atenția în rândul operatorilor de pe piață:
1. Ce constituie un modul de „bună calitate”?
2. Cât de „de încredere” va fi în domeniu?
Ambele, deocamdată, rămân fără răspuns într-un mod cuprinzător.
Standardele fotovoltaice de performanță descrise în acest articol, și anume IEC 61215 (Ed. 2 - 2005) și IEC 61646
(Ed.2 - 2008), setați secvențe de testare specifice, condiții și cerințe pentru calificarea proiectării unui modul fotovoltaic.
Se consideră că calificarea proiectării reprezintă capacitatea de performanță a modulului fotovoltaic în condiții de expunere prelungită la climatele standard (definite în IEC 60721-2-1). În plus, există câteva alte standarde (IEC 61730-1, IEC 61730-2
și UL1703) care abordează calificările de siguranță pentru un modul, dar această zonă va fi abordată într-un articol viitor.
În domeniul certificării, calificarea proiectării se bazează pe testarea tipului conform IEC, EN sau alte standarde naționale.
Este de remarcat inadecvarea unor termeni precum „certificare IEC” sau „certificat IEC”, precum și publicitatea folosind logo-ul IEC în loc de sigla organismului de certificare care a eliberat certificarea. IEC nu este un organism de certificare; este acronimul pentru Comitetul Electrotehnic Internațional, o organizație internațională de standardizare.
Atunci când testarea de tip este combinată cu inspecții periodice din fabrică de către un organism de certificare, aceasta constituie baza certificatelor emise de organismul de certificare (care poartă astfel marca / sigla lor specială).
Aceasta poate constitui, într-o oarecare măsură, un criteriu standard pentru „calitatea de bază”. Cu toate acestea, termenul „calitate” este prea generic și este adesea utilizat greșit dacă se bazează numai pe conformitatea IEC.
O altă față sensibilă a „calității” este „fiabilitatea” modulului - o preocupare majoră pentru contractorii / investitorii fotovoltaici.
Fiabilitatea nu este definită și nici acoperită de standardele IEC existente. Lipsa standardelor de fiabilitate se datorează parțial faptului că, până în prezent, nu există suficiente date statistice colectate din câmpurile fotovoltaice (chiar și cele mai vechi instalații fotovoltaice trebuie să-și atingă durata de viață de 20/25 de ani, conform garanției) .
Dar atât IEC 61215, cât și IEC 61646 afirmă clar că fiabilitatea nu este abordată în acest sens, astfel încât calificarea proiectării la aceste standarde nu implică fiabilitatea modulului fotovoltaic. Prin urmare, experți de la producători, case de testare și organisme de standardizare se reunesc în efortul de a elabora baza unui standard de fiabilitate fotovoltaică. Este de așteptat un prim proiect, să sperăm cândva în viitorul apropiat.
Garanția este, de asemenea, o problemă demnă de menționat. Este o practică obișnuită pe piață vânzarea / cumpărarea modulelor fotovoltaice acoperite de o garanție de 20 de ani. Se presupune că garanția acoperă o funcționare sigură (fără riscuri electrice, termice, mecanice și de incendiu) și un nivel acceptabil de performanță, adică o degradare limitată a puterii de energie (majoritatea declară pierdere de 1% Pmax pe an).
După clarificarea domeniului general de aplicare și a limitărilor în ceea ce privește calitatea IEC 61215/61646, următoarele oferă o descriere generală a testelor, evidențiind cele de importanță majoră pentru modulele fotovoltaice de siliciu cristalin (c-Si) și film subțire. În timp ce IEC 61215 a fost proiectat pe baza cunoștințelor solide ale principalelor tehnologii existente de siliciu cristalin, IEC 61646 s-a bazat în principal pe tehnologia de siliciu amorf (a-Si). Prin urmare, tehnologii relativ noi, cum ar fi CIGS, CdTe, etc., care prezintă un comportament și o sensibilitate deosebită la expunerea la lumină și la efectele termice necesită îngrijire și considerații speciale în timpul testării.
Diferențele dintre cele două standarde vor fi evidențiate în text cu caractere italice.
Ambele standarde impun ca probele pentru testare să fie prelevate la întâmplare dintr-un lot de producție în conformitate cu IEC 60410.
Modulele trebuie fabricate din materiale și componente specificate și supuse proceselor de asigurare a calității producătorului. Toate eșantioanele trebuie să fie complete în fiecare detaliu și furnizate cu instrucțiunile de montare / instalare ale producătorului.
Figura 1 descrie natura testelor.
Abordarea generală a ambelor standarde poate fi rezumată în:
Defini "defecte vizuale majore.”
Defini "trecut picat”Criterii.
Doteste inițialepe toate probele.
Eșantioane de grupa suferisecvențe de testare.
Dopost teste după teste unice, șisecvențe de testare(IEC 61215).
Efectuați teste post după teste unice, șiînmuierea finală a luminii după secvențele de testare(IEC 61646).
Căutați „defecte vizuale majore" șiverificați „trece / nu”criterii.
figura 1
Diferite eșantioane parcurg diferite secvențe de test în paralel, așa cum este indicat în Figurile 2 și 3.
Figura 2: Secvența testelor de calificare (IEC 61215)
Figura 3: Secvență de testare (IEC 61646)
Cinci „defecte vizuale majore” sunt definite în IEC 61215, în timp ce există șase în IEC 61646(cu caractere italice, diferențele din IEC 61646):
a) suprafețe exterioare rupte, crăpate sau sfâșiate, inclusiv superstraturi, substraturi, cadre și cutii de joncțiuni;
b) suprafețe externe îndoite sau nealiate, inclusiv superstraturi, substraturi, cadre și cutii de joncțiune, în măsura în care instalarea și / sau funcționarea modulului ar fi afectată;
c) o fisură într-o celulă a cărei propagare ar putea elimina mai mult de 10% din suprafața acelei celule din circuitul electric al modulului;
c) goluri sau coroziune vizibilă a oricărui strat subțire de film din circuitul activ al modulului, care se extinde pe mai mult de 10% din orice celulă; (IEC 61646)
d) bule sau delaminări care formează o cale continuă între orice parte a circuitului electric și marginea modulului;
e) pierderea integrității mecanice, în măsura în care instalarea și / sau funcționarea modulului ar fi afectată;
f) Marcajele (eticheta) modulului nu mai sunt atașate sau informațiile sunt imposibil de citit. (IEC 61646)
Alături de 6 criterii operaționale de „trecere / eșec”:
a) degradarea puterii maxime de ieșire nu depășește limita prescrisă după fiecare test și nici 8% după fiecare secvență de testare;
a) după înmuierea finală a luminii, puterea maximă de ieșire la STC nu este mai mică de 90% din valoarea minimă specificată de producător. (IEC 61646)
b) niciun eșantion nu a prezentat niciun circuit deschis în timpul încercărilor;
c) nu există dovezi vizuale ale unor defecte majore;
d) cerințele de încercare de izolare sunt îndeplinite după teste;
e) cerințele de test ale curentului de scurgere umedă sunt îndeplinite la începutul și sfârșitul fiecărei secvențe și după testul de căldură umed;
f) sunt îndeplinite cerințele specifice ale testelor individuale.
Dacă două sau mai multe eșantioane nu reușesc oricare dintre aceste criterii de testare, se consideră că proiectarea nu reușește calificarea. În cazul în care un eșantion nu reușește orice test, alte două eșantioane sunt supuse întregului ciclu de testare relevant de la început. Dacă unul sau ambele dintre aceste noi eșantioane nu reușesc, se consideră că proiectarea nu reușește cerințele de calificare. Dacă ambele probe trec secvența de testare, se consideră că proiectul îndeplinește cerințele de calificare.
Notă:Anumite defecțiuni, chiar dacă pe un singur eșantion, pot fi un indicator al problemelor grave de proiectare care necesită o analiză a eșecurilor și o revizuire a proiectării pentru a evita întoarcerile din câmp (problema de fiabilitate). În astfel de cazuri, laboratorul ar trebui să oprească secvența de testare și să invite producătorul să efectueze o analiză detaliată a defecțiunilor, să identifice cauza rădăcină și să pună în aplicare acțiunile corective necesare înainte de a trimite probele modificate pentru testare.
Diferenta punctului a) dintre IEC 61215 si IEC 61646 privind degradarea Pmax merita comentata.
În IEC 61215, degradarea Pmax nu trebuie să fie mai mare de 5% din Pmax inițial măsurată la începutul fiecărui test și nu mai mult de 8% după fiecare secvență de testare.
În IEC 61646 există două elemente cruciale:
1. Definiția Pmax minimă (derivată din Pmax ± t (%) marcată pe eticheta de rating, unde t (%) indică toleranța de producție).
2. Toate eșantioanele sunt supuse la o înmuiere ușoară și trebuie să prezinte un Pmax final ≥ 0,9 x (Pmax - t (%)).
Cu alte cuvinte, IEC 61646 abandonează criteriul degradării Pmax după testele unice (-5%) și secvențele de testare (-8%) utilizate în IEC 61215 și, în schimb, se bazează pe verificarea degradării Pmax cu referire la puterea de putere după toate testele au fost finalizate și probele înmuiate ușor.
O altă diferență este că IEC 61215 impune ca toate eșantioanele să fie „pre-condiționate”, expunându-le (circuite deschise) la un total de 5,5 kWh / m2.
În IEC 61646 nu există nicio cerință cu scopul de a evita efectele specifice pe care precondiționarea le poate avea asupra diferitelor tehnologii cu film subțire. Unele tehnologii cu film subțire sunt mai sensibile la degradarea indusă de lumină, în timp ce altele sunt mai sensibile la efectele de căldură întunecate. Prin urmare, testele inițiale post-post ar fi o abordare neomogenă pentru a evalua modificările prin secvențele de testare. În schimb, IEC 61646 solicită înmuierea finală a luminii pe toate eșantioanele după secvențele de mediu și pentru proba de control și măsurarea Pmax finală pentru a evalua dacă degradarea este acceptabilă cu referire la valoarea minimă nominală a Pmax.
Aici urmează o scurtă descriere a testelor.(Diferențele în IEC 61646 vor fi indicate în cursiv.)
Inspecție vizuală: este de obicei o verificare diagnostică.
Scopul este de a detecta oricare dintre „defectele vizuale majore” definite mai sus, verificând modulul într-o zonă bine iluminată (1000 lux).
Se repetă de mai multe ori de-a lungul tuturor secvențelor de testare și se efectuează mai mult decât orice alt test.
Putere maximă (Pmax): este de obicei un parametru de performanță.
De asemenea, se efectuează de mai multe ori înainte și după diferitele teste de mediu. Poate fi realizat fie cu un simulator de soare, fie în aer liber.
Deși standardul oferă posibilitatea de a efectua testul pentru o gamă de temperaturi celulare (25 ° C până la 50 ° C) și niveluri de iradiere (700 W / m2 până la 1.100 W / m2), în laboratoarele fotovoltaice este obișnuită practicarea la așa-numitele condiții de test standard (STC). Prin definiție, STC corespunde la: 1000 W / m2, temperatura celulelor de 25 ° C, cu o iradiere spectrală solară de referință numită Air Air 1.5 (AM1.5), așa cum este definit în IEC 60904-3.
Majoritatea laboratoarelor utilizează teste interioare cu simulatoare solare cu un spectru cât mai aproape de AM1.5. Caracteristicile și abaterile simulatorului solar de la standardul AM1.5 pot fi clasificate în conformitate cu IEC 60904-9. Mulți furnizori de simulatoare solare oferă sisteme clasificate la cea mai mare evaluare posibilă: AAA, unde prima literă indică calitatea spectrului, a doua literă; uniformitatea iradierii pe zona de testare și a treia literă; stabilitatea temporală a iradierii. Clasificarea simulatoarelor solare poate fi găsită în IEC 60904-9: 2007.
Notă:Declarațiile de sine ale furnizorilor nu constituie neapărat dovezi ale trasabilității măsurătorilor
Scala fotovoltaică mondială.
O măsurare corectă și urmărită a Pmax la scala fotovoltaică mondială are o importanță critică. Nu numai că este unul dintre criteriile de trecere / eșec, dar valorile măsurate pot fi utilizate și de utilizatorii finali ca indicator de performanță pentru evaluările randamentului de putere.
Ambele standarde stabilesc mai multe cerințe de precizie pentru măsurarea temperaturii, tensiunii, curentului și iradierii.
Este important de reținut repetabilitatea necesară pentru măsurarea puterii în IEC 61215 este doar ± 1%.
Nu se menționează o astfel de cerință în IEC 61646, probabil datorită problemelor cunoscute de „instabilitate” și „repetabilitate” ale diferitelor tehnologii de film subțire. În schimb, IEC 61646 are o recomandare generală:
„Ar trebui depuse toate eforturile pentru a se asigura că măsurările de putere de vârf sunt făcute în condiții de funcționare similare, adică minimizați amploarea corecției, făcând toate măsurările de putere de vârf pe un anumit modul la aproximativ aceeași temperatură și iradiere.”
Un alt factor important care contribuie la precizia măsurării Pmax, în special pentru filmul subțire, este nepotrivirea spectrală dintre celulele de referință utilizate de laborator și tehnologia specifică testată.
Rezistența la izolare: este un test de siguranță electrică.
Scopul este de a determina dacă un modul are o izolație electrică suficientă între părțile sale cu curent și cadrul (sau lumea exterioară). Un tester de rezistență dielectric este utilizat pentru a aplica o sursă de tensiune continuă de până la 1000 V plus de două ori tensiunea maximă a sistemului. După test, nu se va produce o defecțiune și nici o urmărire a suprafeței. Pentru module cu o suprafață mai mare de 0,1 m2, rezistența nu trebuie să fie mai mică de 40 MΩ pentru fiecare metru pătrat.
Testul curentului de scurgere umedă: este și un test de siguranță electrică.
Scopul este de a evalua izolarea modulului împotriva pătrunderii umidității în condiții de funcționare umedă (ploaie, ceață, rouă, zăpadă topită), pentru a evita coroziunea, defectarea solului și, astfel, pericolul de șoc electric.
Modulul este scufundat într-un rezervor superficial la o adâncime care acoperă toate suprafețele, cu excepția intrărilor de cablu ale casetelor de joncțiune care nu sunt proiectate pentru imersiune (mai mici decât IPX7). Se aplică o tensiune de test între conectorii de ieșire scurtcircuitați și soluția de baie de apă până la tensiunea maximă a sistemului a modulului timp de 2 minute.
Rezistența de izolare nu trebuie să fie mai mică de 40 MΩ pentru fiecare metru pătrat pentru modulele cu o suprafață mai mare de 0,1 m2.
Este esențial să știți că conectorii de împerechere ar trebui să fie cufundați în soluție în timpul testului și acest lucru în cazul în care un design defect al conectorului poate fi cauza unui rezultat FAIL important.
Notă:Eșecul testului curentului de scurgere umedă din cauza conectoarelor defecte nu este un eveniment rar și, ca atare, reprezintă cu siguranță un pericol real pentru operatorii din teren. Nu există un standard IEC care se adresează conectorilor fotovoltaici, dar există un standard european armonizat (EN 50521). Conectoarele certificate EN 50521 au fost supuse unor teste severe, inclusiv cicluri termice (200) și căldură umedă (1000 ore) și pot fi utilizate ca criteriu pentru selectarea furnizorilor. Cu toate acestea, testul cu modulul va avea ultimul cuvânt. Făcând o atenție atentă asupra conectorilor furnizați cu casetele de joncțiune este o sarcină delicată pentru producătorii de module fotovoltaice. Schimbarea „ușoară” a furnizorilor de conector cu design diferit poate reprezenta un risc major pentru testul curentului de scurgere umedă.
Testul curentului de scurgere umedă este clasat ca unul dintre cele mai repetate eșecuri în timpul calificării fotovoltaice la laboratoarele de testare. Când defecțiunea nu se datorează unei probleme a conectorului (așa cum s-a menționat mai sus), cel mai probabil eșecul se va întâmpla după testul de căldură umedă și / sau testul de înghețare a umidității pentru modulele care au probleme cu laminarea și procesele de etanșare a marginilor în timpul producției.
Coeficienții de temperatură: este un parametru de performanță.
Scopul este de a determina coeficienții de temperatură ai curentului de scurtcircuit Isc (α), tensiune de circuit deschis Voc (β)
și puterea maximă (Pmax) (δ) din măsurătorile modulului. Coeficienții astfel determinați sunt valabili doar la iradierea la care au fost efectuate măsurătorile (adică la 1000 W / m2pentru majoritatea laboratoarelor care utilizează simulatorul solar).
Pentru modulele cu liniaritate cunoscută pe un anumit interval de iradiere în conformitate cu IEC 60891, coeficienții calculați pot fi considerați valabili peste acel interval de iradiere.
IEC 61646 este mai „precaut” și face o notă suplimentară cu privire la modulele cu film subțire, ai căror coeficienți de temperatură pot depinde de iradiere și istoricul termic al modulului ... Dar din punct de vedere al testării, caseta de testare a coeficientului de temperatură este pur și simplu pusă pe prima secvență de testare la stânga (fig. 3). „Iradierea și istoricul termic” al eșantionului constă pur și simplu în „călătoria” necesară pentru a ajunge la laborator, a condițiilor de mediu în care a fost depozitat, a testelor inițiale și, în final, a testului de expunere în aer liber (60 kWh) / m2).
Două metode sunt utilizate pentru măsurarea cu simulatoare solare:
1. în timpul încălzirii modulului sau
2. răcirea modulului;
pe un interval de 30 ° C (de exemplu,25 ° C - 55 ° C), și la fiecare intervale de 5 ° C, simulatorul de soare ia o măsurare IV (Isc, Voc, Pmax nu sunt reflectate, dar măsurate în timpul ondulării IV), inclusiv Isc, Voc și Pmax.
Valorile Isc, Voc și Pmax sunt reprezentate ca funcții de temperatură pentru fiecare set de date. Coeficienții α, β și δ sunt calculați de pe versanții liniilor drepte cu cele mai puține pătrate pentru funcția de trei grafică
Având în vedere un anumit nivel de iradiere, trebuie menționat că β (pentru Voc) și δ (pentru Pmax) sunt cele mai sensibile la schimbările de temperatură. Amândoi au semnul „-“, care indică faptul că Voc și Pmax scad odată cu creșterea temperaturii, în timp ce α (pentru Isc) are semnul „+”, deși o valoare mai mică decât β și δ. Toți cei trei coeficienți pot fi exprimați ca procente relative prin împărțirea a, β și δ calculate la valorile Isc, Voc și Pmax la 25 ° C (1000 W / m2).
Coeficienții de temperatură sunt parametrii de performanță folosiți adesea de utilizatorii finali pentru a simula randamentul de energie al modulelor în climele calde. Trebuie să ne amintim că sunt valabile la 1000 W / m2nivelul de iradiere utilizat în laborator, cu excepția cazului în care a fost dovedită liniaritatea modulului la diferite niveluri de iradiere.
Temperatura celulară de funcționare nominală (NOCT): este un parametru de performanță.
NOCT este definit pentru un modul montat în rack deschis în următorul mediu de referință standard:
unghiul de înclinare: 45 ° față de orizontală
iradiere totală: 800 W / m2
temperatura mediului ambiant: 20 ° C
viteza vântului: 1 m / s
fără sarcină electrică: circuit deschis
NOCT poate fi utilizat de către proiectantul de sistem ca un ghid la temperatura la care un modul va funcționa în teren și, prin urmare, este un parametru util atunci când se compară performanțele diferitelor modele ale modulului. Însă
temperatura efectivă de funcționare depinde direct de structura de montare, iradiere, viteza vântului, temperatura ambiantă, reflectiile și emisiile de la sol și obiecte din apropiere etc.
Așa-numita „metodă primară” pentru a determina NOCT este o metodă de măsurare în aer liber folosită atât de IEC 61215 cât și de IEC 61646 și este universal aplicabilă tuturor modulelor PV. În cazul modulelor care nu sunt proiectate pentru montarea pe cremalieră deschisă, metoda primară poate fi utilizată pentru a determina temperatura de joncțiune a mediei solare de echilibru, cu modulul montat conform recomandărilor producătorului.
Configurarea testului necesită înregistrarea și selectarea datelor pentru iradiere (pironametru), temperatura ambientală (senzori de temperatură), temperatura celulei (termocuple fixate în partea din spate a modulului corespunzătoare celor două celule centrale), viteza vântului (senzor de viteză) și direcția vântului (senzor de direcție). Toate aceste cantități trebuie să fie în anumite intervale pentru a fi acceptabile pentru calculul NOCT.
Pentru calculul NOCT final sunt utilizate un set minim de 10 puncte de date acceptate, atât înainte cât și după „amiaza solară”.
Expunerea în aer liber: este un test de iradiere.
Scopul este o evaluare preliminară a capacității modulului de a rezista la expunerea la condiții exterioare. Cu toate acestea, implică doar expunere pentru un total de 60 kWh / m2care este o perioadă destul de scurtă de timp pentru a face orice judecată cu privire la durata de viață a modulului.
Pe de altă parte, acest test poate fi un indicator util al posibilelor probleme care ar putea să nu fie detectate de celelalte teste de laborator.
IEC 61215 necesită degradarea puterii maxime (Pmax) să nu depășească 5% din valoarea inițială.
IEC 61646 necesită o putere maximă (Pmax) să nu fie mai mică decât marcată „Pmax - t%”.
În timp ce module c-Si pre-condiționate conform IEC 61215 (5,5 kWh / m2) nu prezintă o critică cu acest test, anumite tehnologii cu film subțire ar putea întâmpina mai multe probleme. Motivul poate fi explicat prin faptul că în IEC 61646, Pmax măsurată după expunerea de 60 kWh / m2 trebuie să fie mai mare decât marcată „Pmax - t% de către producător. Acest eșantion se află sub prima secvență de testare, în care singurele „istorii” sunt testele inițiale și expunerea la exterior pentru 60 kWh / m2 total în diferite condiții climatice pe parcursul a 24 de ore, în funcție de locația laboratorului. O cunoștință solidă a tehnologiei testate de către producător în ceea ce privește degradarea indusă de lumină, sensibilitatea la căldură, umiditate etc. este esențială pentru a determina corect Pmax-ul nominal și a trece testul.
Rezistența la cald: este un test termic / de diagnostic.
Scopul este de a determina capacitatea modulului de a rezista la încălzirea localizată cauzată de celulele fisurate, nepotrivite, defecțiuni de interconexiune, umbrire parțială sau murdărire.
Încălzirea la cald se produce atunci când curentul de funcționare al modulului depășește curentul de scurtcircuit redus al unei celule (e) defecte (sau umbrite). Acest lucru va forța celula (celulele) într-o condiție de polarizare inversă atunci când devine o sarcină care disipează căldura. Fenomenele grave ale punctelor fierbinți pot fi la fel de dramatice precum arsurile directe ale tuturor straturilor, crăpăturile sau chiar ruperea geamului. Este important de menționat că, chiar și în condiții de punct fierbinte mai puțin severe, cu intervenția diodei ocolitoare, o parte (cunoscută și sub numele de coardă) a modulului este exclusă, provocând astfel o scădere sensibilă a puterii de ieșire a modulului.
Abordarea de a simula condițiile realiste de la punctul hot din clauza 10.9 din IEC 61215 este dezbătută în mod constant.
Principalele laboratoare de testare acceptă faptul că versiunea actuală a metodei hot-spot nu reprezintă și nici nu poate reprezenta o situație reală. În cadrul TC82 al IEC a fost elaborată o metodă îmbunătățită de hot-spot și se așteaptă să devină normativă cu 3rdediția IEC 61215 în 2010. Unele laboratoare de testare au decis să folosească deja metoda îmbunătățită.
Informații suplimentare și detalii vor fi furnizate într-un articol viitor.
Deși statisticile de rată a eșecurilor din diferite laboratoare pot diferi, punctul fierbinte pare să fie în continuare unul dintre cele 5 cele mai frecvente eșecuri atât pentru modulele cu film c-Si cât și pentru filmul subțire.
Diodă bypass: este un test termic.
Dioda bypass este un aspect foarte important în proiectarea modulului. Este o componentă critică care determină comportamentul termic al modulului în condiții de hot-spot și, prin urmare, afectează direct fiabilitatea în teren.
Metoda de încercare necesită atașarea unui termopar la corpul diodei, încălzirea modulului până la 75 ° C ± 5 ° C și aplicarea unui curent egal cu curentul de scurtcircuit Isc măsurat la STC timp de 1 oră.
Se măsoară temperatura fiecărui corp al diodei ocolitoare (Tcase) și se calculează temperatura joncțiunii (Tj)
folosind o formulă folosind specificațiile furnizate de producătorul diodei (RTHjc=constanta furnizată de producătorul de diode referitoare la Tj la Tcase, de obicei un parametru de proiectare și UD=tensiunea diodei, ID=curentul diodei).
Apoi, curentul este crescut până la 1,25 ori curentul de scurtcircuit al modulului Isc, măsurat la STC încă o oră, menținând temperatura modulului la aceeași temperatură.
Dioda va fi în continuare funcțională.
Eșecurile testelor diodei de bypass se produc în continuare cu o anumită frecvență cauzată fie de suprasolicitarea producătorului diodei, fie de configurarea electrică incorectă cu privire la ISC-ul modulului de către producătorul modulului.
În cele mai multe cazuri, diodele bypass sunt furnizate ca componente încorporate în caseta de joncțiune a întregului subansamblu (caseta de joncțiune + cablu + conector). Prin urmare, este de o importanță critică să vă asigurați că această componentă mică este verificată îndeaproape în timpul controalelor de primire a mărfurilor de către producătorul modulului.
Condiționare UV: este un test de iradiere.
Scopul este de a identifica materialele susceptibile la degradarea ultraviolete (UV) înainte de efectuarea testelor de înghețare a ciclului termic și a umidității.
IEC 61215 necesită supunerea modulului la o iradiere UV totală de 15 kWh / m2în regiunile (UVA + UVB)
(280 nm - 400 nm), cu cel puțin 5 kWh / m2adică 33% în regiunea UVB (280 nm - 320 nm), menținând modulul la 60 ° C ± 5 ° C.
(IEC 61646 necesită o porțiune UVB de 3% până la 10% din iradierea UV totală). Această cerință a fost acum armonizată și pentru IEC 61215 printr-o fișă de decizie CTL nr. 733 în cadrul sistemului IECEE CB.
Un aspect critic al instalării camerelor UV este faptul că senzorii UVA și UVB calibrați asigură trasabilitatea, de asemenea, la temperaturi de funcționare de 60 ° C ± 5 ° C, în timp ce funcționează corect în timpul timpilor lungi de expunere în camerele UV fierbinți.
Rata foarte scăzută de eșec a testului de expunere la UV în laboratoarele fotovoltaice poate fi explicată cu cantitatea relativ mică de iradiere UV, comparativ cu expunerile reale pe durata de viață a modulului.
Ciclul termic TC200 (200 de cicluri): este un test de mediu.
Acest test are scopul de a simula tensiunile termice pe materiale ca urmare a schimbărilor de temperaturi extreme. Cel mai frecvent, conexiunile lipite sunt provocate în interiorul laminatului datorită diferiților coeficienți de expansiune termică a diferitelor materiale încapsulate. Aceasta poate duce la defectarea unor defecte majore, la degradarea Pmax, la întreruperea circuitelor electrice sau la testul de izolare.
IEC 61215 necesită injectarea unui curent în ± 2% din curent măsurat la puterea maximă (Imp) atunci când temperatura modulului este peste 25 ° C.
Nu există o injecție de curent pentru IEC 61646, cu toate acestea continuitatea circuitului electric trebuie monitorizată (ar fi suficientă o sarcină rezistivă mică).
Modulul este supus limitelor de temperatură ale ciclului de –40 ° C ± 2 ° C și +85 ° C ± 2 ° C cu profilul din figura 4.
Ratele de defecțiune pentru TC200 pot fi de până la 30-40%. Dacă în combinație cu Damp Heat, în unele laboratoare, ambele pot reprezenta mai mult de 70% din eșecurile totale ale modulelor c-Si.
Rata de defecțiune TC200 este mai mică pentru filmul subțire, dar merită în continuare atenția producătorilor.
Umiditatea-înghețare: este un test de mediu.
Scopul este de a determina capacitatea modulului de a rezista la efectele temperaturilor ridicate combinate cu umiditatea urmată de temperaturi extrem de scăzute.
Modulul este supus a 10 cicluri complete conform profilului armonizat din figura 5 (IEC 61646).
Cerința de umiditate relativă RH=85% ± 5% se aplică numai la 85 ° C.
După acest test, modulul este lăsat să se odihnească între 2 și 4 ore înainte de inspecția vizuală, se măsoară puterea maximă de ieșire și rezistența de izolare.
Ratele de eșec ale acestui test rămân în intervalul 10-20%.
Robustitatea terminațiilor: este un test mecanic.
Pentru a determina rezistența terminațiilor modulului, care pot fi fire, cabluri zburătoare, șuruburi sau, pentru majoritatea cazurilor, conectori fotovoltaici (tip C). Terminările sunt supuse unui test de efort care simulează asamblarea și manevrarea normală prin diferite cicluri și niveluri de rezistență la tracțiune și teste de îndoire și cuplu, așa cum se face referire într-un alt standard, IEC 60068-2-21.
DH1000-căldură umedă (1000 ore): este un test de mediu.
Scopul este de a determina capacitatea modulului de a rezista la expunerea pe termen lung la penetrarea umidității prin aplicarea a 85 ° C ± 2 ° C cu o umiditate relativă de 85% ± 5% timp de 1000 ore.
DH1000 este cel mai „malign” și pe lista de top a ratelor de eșec din unele laboratoare reprezentând până la 40-50% din totalul eșecurilor pentru modulele c-Si. Rata de defecțiuni similare poate fi observată și pentru DH1000, de asemenea cu peliculă subțire.
Severitatea acestui test contestă în special procesul de laminare și etanșarea marginilor de umiditate. Ca urmare a penetrării umidității, se pot observa delaminări și coroziuni importante ale părților celulare. Chiar dacă nu au fost depistate defecte majore după DH1000, modulul a fost subliniat încât acesta devine „fragil” pentru testul de sarcină mecanică ulterioară.
Încercare de sarcină mecanică
Acest test de încărcare este de a investiga capacitatea modulului de a rezista la vânt, zăpadă, sarcini statice sau gheață.
Încărcarea mecanică vine după căldura umedă și, prin urmare, se face pe un eșantion care a suferit un stres de mediu sever.
Cel mai critic aspect al acestui test este legat de montarea modulului conform instrucțiunilor de montare ale producătorului, adică folosind punctele de fixare prevăzute ale modulului de pe structura de montare cu distanța inter-intenționată dintre aceste puncte și utilizarea accesoriilor corespunzătoare de montare , dacă există (piuliță, șuruburi, cleme, etc).
Anumite cazuri de module de film subțire cu suprafață mare și fără ramură sunt de îngrijorare critică în ceea ce privește condițiile de mai sus.
Dacă nu se are grijă cu privire la montarea corectă, rămâne cu întrebarea dacă defecțiunea a fost cauzată din cauza unor probleme structurale sau din cauza unei tehnici de montare necorespunzătoare.
Un alt aspect care trebuie luat în considerare este uniformitatea sarcinii aplicate pe suprafața modulului. Standardele impun ca încărcarea să fie aplicată „într-un mod gradat și uniform”, fără a specifica modul de verificare a uniformității.
Se aplică 2,400 Pa (ceea ce echivalează cu o presiune a vântului de 130 km / oră) timp de 1 oră pe fiecare față a modulului.
Dacă modulul trebuie să fie calificat să reziste la acumulări grele de zăpadă și gheață, sarcina aplicată pe fața modulului în ultimul ciclu al acestui test este crescută de la 2.400 Pa la 5.400 Pa.
La sfârșit, nu trebuie să existe defecte vizuale majore, nici un circuit deschis intermitent detectat în timpul încercării. De asemenea, Pmax (numai pentru IEC 61215) și rezistența de izolare sunt verificate după acest test.
Impactul pe grindină: este un test mecanic.
Pentru a verifica dacă modulul este capabil să reziste la impactul pietrelor de grindină aflate la o temperatură de -4 ° C. Echipamentul de testare este un lansator unic, capabil să propulseze diverse greutăți de bile de gheață la viteze specificate, astfel încât să lovească modulul în 11 locații de impact specificate + / - 10 mm variație distanță. (Tabelul 1)
Timpul dintre scoaterea mingii de gheață din recipientul de depozitare la rece și impactul asupra modulului nu trebuie să depășească 60 s.
Este destul de obișnuită să folosești bile de gheață de 25 mm / 7,53 g.
Din nou, după test, trebuie verificat dacă există defecte majore cauzate de pietrele de grindină și, de asemenea, Pmax (numai pentru IEC 61215) și rezistența de izolare sunt verificate.
Statisticile de laborator arată rate de eșec foarte mici pentru acest test.
Înmuiere de lumină: iradiere(aplicabil numai pentru filmul subțire IEC 61646)
Acesta este un pasaj critic pentru verdictul de trecere / eșec final al modulelor de film subțire. Scopul este de a stabiliza caracteristicile electrice ale modulelor de film subțire cu expunerea prelungită la iradiere după ce toate testele au fost finalizate înainte de a verifica Pmax față de valoarea minimă marcată de producător.
Testul poate fi efectuat sub lumina soarelui natural sau sub simulator solar în stare constantă.
Modulele, în condiții de încărcare rezistivă, sunt plasate sub o iradiere între 600 - 1000 W / m2 într-un interval de temperatură de 50 ° C ± 10 ° C până la stabilizarea, care este atunci când măsurătorile Pmax din două perioade consecutive de expunere a cel puțin 43 kWh / m2fiecare a îndeplinit condiția (Pmax - Pmin) / P (medie)<>
În sfârșit, o notă cu privire la Orientarea privind retestarea IECEE. Interesant este că nu este bine definit ceea ce poate fi considerat „schimbare în tehnologia celulară” pentru filmul subțire, lăsând astfel o mare zonă gri de interpretări și abordări diferite în cazurile în care se poate afirma o „îmbunătățire a tehnologiei și a eficienței”, „stabilizare îmbunătățire ”sau„ creștere a puterii de energie ”. Sunt aceste cazuri de „schimbare a tehnologiei celulare” și, dacă da, în ce măsură și ce teste trebuie repetate? După cum se citește astăzi, Ghidul Retest lasă o cale de extindere a certificărilor anterioare care vor urca la putere (GG g; 10%) prin simpla repetare a testului la cald.
Nota 2 din Ghidul Retest citează „... Testul final de înmuiere a luminii 10.19 este obligatoriu pentru toate eșantioanele de testare”, dar, în practică, este adesea ignorat de laboratoarele de testare cu rezultatul extinderii puterii sensibile, fără a pune sub test principalul aspect al subțirelor. -tehnologia filmului: stabilizarea puterii.
În rezumat, testarea descrisă în acest articol a fost determinată de IEC ca fiind cerințele minime pentru testarea performanței, dar așa cum s-a menționat la început, trebuie să respectați, de asemenea, cerințele de proiectare și siguranță din
IEC 61730-1 și IEC 61730-2. Deoarece producătorii se străduiesc să fie mai competitivi pe piață, cei mai mulți lucrează cu un organism de certificare pentru a demonstra că modulul lor a fost supus unui program de testare imparțial și imparțial. Dacă apar modificări în timpul reproiectării sau proceselor de producție ale acestora, organismele de certificare folosesc directiva de armonizare a sistemului IECEE CB „armonizată” pentru a determina ce teste trebuie repetate înainte de extinderea certificărilor anterioare. În ceea ce privește fiabilitatea, unii vor ajunge până la o prelungire a programelor combinate de testare a fiabilității interioare și exterioare mai mari de un an.
Domnul Regan Arndt este managerul și certificatorul tehnic din America de Nord pentru echipa fotovoltaică TÜV SÜDs situată în Fremont, CA. A absolvit Ingineria Electronică la Southern Alberta Institute of Technology (SAIT) din Calgary, Alberta, Canada și are peste 15 ani de experiență în testare și certificare în domeniile fotovoltaice, tehnologii informaționale, telecomunicații și echipamente electrice pentru măsurare, control , și de laborator. Regan a obținut instruire formală pentru proiectare și testare fotovoltaică la Departamentul de Energie Regenerabilă al Academiei Chineze de Științe din Beijing. El poate fi contactat la rarndt @ tuvam.com.
Dr. Ing. Robert Puto este directorul global al Photovoltacs la TUV SUD. Deține un doctor în Inginerie Electronică la Politecnico di Torino (Universitatea Politehnică din Torino), Italia și o diplomă de master în Managementul afacerilor internaționale de la CEIBS - Shanghai, China. El are 15 ani de experiență în testarea și certificarea unei varietăți de produse electrice, inclusiv fotovoltaice. De asemenea, el funcționează în calitate de Specialist în Produse PV în cadrul grupului TÜV SÜD, are statutul de certificator tehnic pentru PV și este auditor autorizat pentru evaluările de laborator ISO IEC 17025.
