Forrás: incompliancemag
A fotovoltaikus (PV) iparág hihetetlenül gyors átalakuláson ment keresztül 2000 után a rendkívüli technológiai áttörések eredményeként, az anyagszinttől a nagyméretű modulgyártásig.
A fotovillamos ágazat várhatóan folyamatosan növekszik az elkövetkező években, két fő kérdés megragadni a figyelmet a piaci szereplők körében:
1. Mi minősül "jó minőségű" modulnak?
2. Mennyire lesz "megbízható" a terepen?
Mindkettő, egyelőre, továbbra is megválaszolatlan átfogó módon.
Az ebben a cikkben leírt teljesítményPV szabványok, nevezetesen az IEC 61215 (Ed. 2 – 2005) és az IEC 61646
(Ed.2 – 2008), meghatározott vizsgálati szekvenciák, feltételek és követelmények a tervezési minősítés egy PV modul.
A tervezési minősítés a fotovoltaikus modul teljesítményképességét jelenti a szabványos éghajlatnak való hosszabb (az IEC 60721-2-1- ben meghatározott) expozíció mellett. Emellett számos más szabvány is létezik (IEC 61730-1, IEC 61730-2
és UL1703), amelyek egy modul biztonsági képesítéseivel foglalkoznak, de ezzel a területekkel egy későbbi cikk foglalkozik majd.
A tanúsítás területén a tervezési minősítés az IEC, EN vagy más nemzeti szabványok szerinti típusvizsgálaton alapul.
Érdemes rámutatni az olyan kifejezések helytelenségére, mint az "IEC tanúsítás" vagy "IEC tanúsítvány", valamint az IEC logót használó hirdetések a tanúsítványt közzétnem hozó tanúsító szerv logója helyett. Az IEC nem tanúsító szerv; ez a nemzetközi elektrotechnikai bizottság, egy nemzetközi szabványügyi szervezet rövidítése.
Ha a típusvizsgálatot egy tanúsító szerv időszakos gyári ellenőrzésekkel kombinálja, ez képezi az adott tanúsító szerv által kiállított tanúsítványok alapját (így az adott jellel/logóval együtt).
Ez bizonyos mértékig az "alapminőség" általános kritériumának minősülhet. A "minőség" kifejezés azonban túl általános, és gyakran visszaélnek vele, ha csak az IEC-knekvaló ságon alapul.
Egy másik érzékeny aspektusa a "minőség" a modul "megbízhatóság" - a fő aggodalomra ad okot a PV vállalkozók / befektetők.
A megbízhatóságot nem határozzák meg, és nem is fedik le a meglévő IEC-szabványok. A megbízhatósági szabványok hiánya részben annak a ténynek köszönhető, hogy a mai napig nincs elegendő statisztikai adat a fotovillamossági mezőkből (még a "legrégebbi" fotovillamos létesítményeknek is el kell érniük a 20/25 éves élettartamukat a garancia szerint).
Mind az IEC 61215, mind az IEC 61646 azonban egyértelműen kijelenti, hogy a megbízhatóság nem foglalkozik ott, így az e szabványoknak való tervezési minősítés nem jelenti a fotovillamos modul megbízhatóságát. Ezért a gyártók, a vizsgálóházak és a szabványügyi testületek szakértői összejönnek annak érdekében, hogy kidolgozzák a PV megbízhatósági szabvány alapját. Az első tervezet várható, remélhetőleg valamikor a közeljövőben.
Garancia is olyan kérdés, érdemes megemlíteni. A piacon bevett gyakorlat, hogy 20+ év garancia alá tartozó fotovillamos modulokat értékesítek/vásárolnak. A garancia célja a biztonságos működés (nincs elektromos, termikus, mechanikai és tűzveszély) és az elfogadható teljesítményszint, azaz a korlátozott teljesítménycsökkenés (a legtöbben évente 1%-os Pmax-veszteséget jelentenek be).
Az IEC 61215/61646 minőségre vonatkozó általános alkalmazási kör és korlátozások tisztázása után az alábbiakban általános leírást adakad a vizsgálatokról, kiemelve a kristályos szilícium (c-Si) és a vékonyfilmes fotovoltaikus modulok esetében kiemelt en. Míg az IEC 61215-öt a fő kristályos szilíciumtechnológiák szilárd ismerete alapján tervezték, az IEC 61646 főként amorf szilícium (a-Si) technológián alapult. Ezért az olyan viszonylag új technológiák, mint a CIGS, a CdTe stb.
A két szabvány eltéréseit dőlt szöveg fogja kiemelni.
Mindkét szabvány előírja, hogy a vizsgálathoz szükséges mintákat véletlenszerűen kell venni egy gyártási tételből az IEC 60410 szabványnak megfelelően.
A modulokat meghatározott anyagokból és alkatrészekből kell gyártani, és a gyártó minőségbiztosítási folyamatainak kell alávetni. Minden mintát minden részletében ki kell tölteni, és mellékeljük a gyártó szerelési/szerelési útmutatójának.
Az 1.
Mindkét szabvány általános megközelítése a következő helyeken foglalható össze:
Definiálása "jelentős látáshibák."
Definiálása "áthaladás/sikertelen" kritériumok.
Nemkezdeti vizsgálatokminden mintán.
Csoportmintákhogy megy keresztültesztsorozatok.
Nemutólagos vizsgálatok egyszeri vizsgálatok utánÉstesztsorozatok(IEC 61215).
Utóvizsgálatok elvégzése egyetlen teszt utánÉsvégső fényáztatás a vizsgálati szekvenciák után(IEC 61646).
Keresse meg a "főbb vizuális hibák" ésellenőrizze a "pass / fail"Kritériumok.
1. ábra
A különböző minták párhuzamosan különböző vizsgálati szekvenciákon mennek keresztül, a2.
2. ábra: Minősítési tesztsorozat (IEC 61215)
3. ábra: Vizsgálati sorrend (IEC 61646)
Az IEC 61215 öt "jelentős látási hibát" határoz meg, míg az IEC 61646-ban hat(dőlt betűvel az IEC 61646 különbségei):
a) törött, repedt vagy szakadt külső felületek, beleértve a babrátot, a szubsztrátumokat, a kereteket és a csatlakozódobozokat;
b) hajlított vagy rosszul beállított külső felületek, beleértve a babrátokat, szubsztrátumokat, kereteket és kötődobozokat, amennyiben a modul beszerelése és/vagy működése károsodik;
c) repedés egy olyan cellában, amelynek terjedése a cella területének több mint 10%-át eltávolíthatja a modul elektromos áramköréből;
c) a modul aktív áramköreinek bármely vékony rétegében lévő üregek vagy látható korrózió, amely bármely cella több mint 10%-ára kiterjed; (IEC 61646)
d) buborékok vagy delaminations, amelyek az elektromos áramkör bármely része és a modul széle között folyamatos utat képeznek;
e) a mechanikai integritás elvesztése, amennyiben a modul beszerelése és/vagy működése sérülne;
f) A moduljelölések (címke) már nem vannak csatolva, vagy az információ olvashatatlan. (IEC 61646)
Együtt 6 működési "pass / fail" kritériumok:
a) a legnagyobb kimenő teljesítmény lebomlása nem haladja meg az előírt határértéket minden egyes vizsgálat után, sem pedig az egyes vizsgálati ciklusok után 8%-ot;
a) a végső fényáztatás után az STC-n a legnagyobb kimenő teljesítmény nem kevesebb, mint a gyártó által meghatározott minimális érték 90%-a. (IEC 61646)
b) a vizsgálatok során egyetlen minta sem mutatott nyitott áramkört;
c) nincs látható bizonyíték a jelentős hibákra;
d) a vizsgálatok után teljesülnek a szigetelési vizsgálati követelmények;
e) a nedves szivárgási áram vizsgálati követelményei minden sorozat elején és végén, valamint a nedves hővizsgálat után teljesülnek;
f) az egyes vizsgálatok különleges követelményei teljesülnek.
Ha két vagy több minta nem felel meg a vizsgálati kritériumok bármelyikének, a formatervezési minta nem felel meg a minősítésnek. Ha az egyik minta bármilyen vizsgálatban megbukik, a kezdetektől fogva további két mintát kell átvizsgálni. Ha az egyik vagy mindkét új minta szintén meghibásodik, a formatervezési minta nem felel meg a minősítési követelményeknek. Ha mindkét minta megfelel a vizsgálati szekvencia, a formatervezési minta megfelel a minősítési követelményeknek.
Megjegyzés:Bizonyos hibák, még akkor is, ha egyetlen mintán vannak, a súlyos tervezési problémák mutatói lehetnek, amelyek hibaelemzést igényelnek, és tervezési felülvizsgálatot kaphatnak, hogy elkerüljék a terepről való visszatérést (megbízhatósági probléma). Ilyen esetekben a laboratóriumnak le kell állítania a vizsgálati folyamatot, és fel kell kérnie a gyártót, hogy végezzen részletes hibaelemzést, azonosítsa a kiváltó okot, és a módosított minták újbóli vizsgálatra történő benyújtása előtt hajtsa végre a szükséges korrekciós intézkedéseket.
A Pmax lebomlással kapcsolatos IEC 61215 és IEC 61646 közötti különbséget érdemes kommentálni.
Az IEC 61215-ben a Pmax lebomlása nem lehet több, mint az egyes vizsgálat kezdetén mért kezdeti Pmax 5%-a, és nem lehet több, mint 8%, minden egyes vizsgálati ciklus után.
Az IEC 61646-ban két kulcsfontosságú elem van:
1. A minimális Pmax meghatározása (a Pmax ± t(%) jelölésből származtatva a minősítési címkén, ahol t(%) a termelési tűréshatárt jelzi).
2. Minden mintát könnyű áztatásnak kell alávetni, és a végső Pmax ≥ 0,9 x (Pmax – t(%)- értéket kell mutatnia.
Más szóval, az IEC 61646 felhagy a Pmax lebomlásának kritériumával az egyszeri vizsgálatok után (-5%) és a vizsgálati szekvenciák (-8%) az IEC 61215-ben használt, és ehelyett a Pmax lebomlásának ellenőrzésére támaszkodik az összes vizsgálat befejezése és a minták fényáztatása után a teljesítményminősítésre való hivatkozással.
Egy másik különbség az, hogy az IEC 61215 megköveteli, hogy minden mintát "előkondicionálva" kell-e, kitéve azokat (nyílt áramkörök) összesen 5,5 kWh/m-nek2.
Az IEC 61646 nem rendelkezik azzal a céllal, hogy elkerüljék az előkondicionálás nak a különböző vékonyfilmes technológiákra gyakorolt sajátos hatásait. Egyes vékonyfilmes technológiák érzékenyebbek a fény okozta lebomlásra, míg mások érzékenyebbek a sötét hőhatásokra. Ezért az első utóvizsgálatok inhomogén megközelítést jelentenek a változások vizsgálati szekvenciákon keresztül történő értékelésére. Ehelyett az IEC 61646 végső fényáztatást kér minden mintán a környezeti szekvenciák után és a kontrollmintát, és a végső Pmax mérését annak megítélésére, hogy a lebomlás elfogadható-e a Pmax névleges minimális értékére való hivatkozással.
Itt következik egy rövid leírást a vizsgálatok.(Az IEC 61646 különbségei a dőlt betűsek lesznek.)
Szemrevételezéses ellenőrzés: általában diagnosztikai ellenőrzés.
A cél a fent meghatározott "jelentős látási hibák" észlelése a modul kútban megvilágított területen történő ellenőrzésével (1000 lux).
Az összes vizsgálati szekvencia során többször meg kell ismételni, és minden más vizsgálatnál jobban kell elvégezni.
Maximális teljesítmény (Pmax): általában teljesítményparaméter.
Azt is végzik többször előtt és után a különböző környezetvédelmi vizsgálatok. Meg lehet végezni akár egy nap szimulátor vagy a szabadban.
Bár a szabvány lehetővé teszi a vizsgálat elvégzését egy sor sejthőmérséklet (25°C és 50°C) és a besugárzási szintek (700 W/m2-1,100 W/m2), a fotovoltaikus laboratóriumok körében bevett gyakorlat, hogy az úgynevezett standard vizsgálati feltételeken (STC) végzik el. Definíció szerint az STC a következőknek felel meg: 1000 W/m2, 25°C-os cellahőmérséklet, az IEC 60904-3.
A legtöbb laboratórium beltéri tesztelést használ, ahol a napszimulátorok spektruma a lehető legközelebb van az AM1.5-höz. A Solar szimulátor jellemzői és a standard AM1.5-től való eltérések az IEC 60904-9 szerint sorolhatók. Sok napenergia-szimulátor szállító kínál a lehető legmagasabb minősítésű rendszereket: AAA, ahol az első betű a spektrum minőséget jelzi, a második betű; a vizsgálati területen a besugárzás egyenletessége és a harmadik betű; a besugárzás időbeli stabilitása. A napszimulátorok osztályozása az IEC 60904-9:2007-ben található.
Megjegyzés:A beszállítók önnyilatkozatai nem feltétlenül bizonyítják a mérés nyomon követhetőségét a
Világ PV skála.
A helyes és nyomon követhető Pmax mérés a világ PV skála kritikus fontosságú. Nem csak ez az egyik pass / fail kritériumok, de a mért értékeket is lehet használni a végfelhasználók, mint a teljesítmény hozam kiértékelése teljesítménymutató.
Mindkét szabvány több pontossági követelményt határoz meg a hőmérséklet, a feszültség, az áram és a besugárzás mérésére.
Fontos megjegyezni, hogy az IEC 61215 teljesítményméréséhez szükséges ismételhetőség csupán ±1%.
Az IEC 61646 nem említi ezt a követelményt, valószínűleg a különböző vékonyfilmes technológiák jól ismert "instabilitása" és "megismételhetősége" miatt. Ehelyett az IEC 61646 általános ajánlással rendelkezik:
"Minden erőfeszítést meg kell tenni annak biztosítására, hogy a csúcsteljesítmény-méréseket hasonló üzemi körülmények között végezjék, azaz minimálisra csökkentsék a korrekció nagyságát azáltal, hogy egy adott modulon körülbelül azonos hőmérsékleten és besugárzáson végeznek minden csúcsteljesítmény-mérést."
A Pmax-mérés pontosságához hozzájáruló másik fontos tényező, különösen a vékonyfilm esetében, a laboratórium által használt referenciasejtek és a vizsgált specifikus technológia spektrális eltérése.
Szigetelési ellenállás: egy elektromos biztonsági vizsgálat.
A cél annak meghatározása, hogy egy modul megfelelő elektromos szigeteléssel rendelkezik-e az áramhordozó részei és a váz (vagy a külvilág) között. A dielektromos szilárdságvizsgáló tőzegvet egy enerikus feszültségforrás 1000 V-ig és a maximális rendszerfeszültség kétszeresének alkalmazásához használják. A vizsgálat után nem lehet meghibásodás, sem felületkövetés. 0,1 m-nél nagyobb területű modulok esetén2, az ellenállás nem lehet kisebb 40 MΩ-nál minden négyzetméteren.
Nedves szivárgási áram vizsgálat: egy elektromos biztonsági teszt is.
A cél a modul szigetelésének értékelése a nedvesség behatolása ellen nedves üzemi körülmények között (eső, köd, harmat, olvadt hó), a korrózió, a talajhiba és ezáltal az áramütés veszélyének elkerülése érdekében.
A modult egy sekély tartályba merítik, olyan mélységig, amely minden felületet lefed, kivéve a nem merítésre tervezett csatlakozódobozok kábelbejegyzéseit (az IPX7-nél alacsonyabb). A rövidített kimeneti csatlakozók és a vízfürdőoldat között 2 percig tesztfeszültséget kell alkalmazni a modul maximális rendszerfeszültségére.
A szigetelési ellenállás nak nem lehet kevesebb 40 MΩ-nál minden négyzetméternél a 0,1 m-nél nagyobb területű modulok esetében.2.
Fontos tudni, hogy a párzási csatlakozókat a vizsgálat során el kell meríteni az oldatban, és ez az, ahol a hibás csatlakozó kialakítása egy fontos FAIL eredmény oka lehet.
Megjegyzés:A hibás csatlakozók miatti nedves szivárgási áram vizsgálatának meghibásodása nem ritka esemény, és mint ilyen, egyértelműen valós veszélyt jelent a helyszíni kezelők számára. A PV-csatlakozókra nem létezik IEC szabvány, de létezik egy harmonizált európai szabvány (EN 50521). Az EN 50521 tanúsított csatlakozóit szigorú teszteknek vetették alá, beleértve a termikus ciklusokat (200) és a nedves hőt (1000 óra), és a beszállítók kiválasztásának kritériumaként használható. Azonban a teszt a modul lesz a végső szó. A csatlakozódobozokhoz mellékelt csatlakozók szoros figyelemmel tartása kényes feladat a PV modulgyártók számára. A különböző kialakítású csatlakozószállítók "egyszerű" megváltozása komoly kockázatot jelenthet a nedves szivárgási áram vizsgálatára.
A nedves szivárgási áram teszt van rangsorolva, mint az egyik leginkább visszatérő hibák során PV minősítés a vizsgálati laboratóriumokban. Ha a hiba nem egy csatlakozó probléma miatt (mint már említettük), a hiba valószínűleg a nedves hőteszt és / vagy a páratartalom fagyás tesztje után fog bekövetkezni olyan moduloknál, amelyek problémái vannak a laminálással és az éltömítési folyamatokkal a gyártás során.
Hőmérsékleti együtthatók: egy teljesítményparaméter.
A cél az Isc (α) rövidzárlati áram, a Voc (β) nyitott áramköri feszültség (β) hőmérsékleti együtthatóinak meghatározása
és a maximális teljesítmény (Pmax) (δ) a modul mérések. Az így meghatározott együtthatók csak abban a besugárzáskor érvényesek, amelyen a méréseket elvégezték (azaz 1000 W/m2a legtöbb laboratórium használja a napenergia szimulátor).
Az IEC 60891 szerint egy bizonyos besugárzási tartományon felül ismert linearitású modulok esetében a számított együtthatók érvényesnek tekinthetők az adott besugárzási tartományban.
Az IEC 61646 "óvatosabb", és további megjegyzést tesz a vékonyfilm-modulokra vonatkozóan, amelyek hőmérsékleti együtthatói függhetnek a modul besugárzásától és hőtörténetétől... De a vizsgálati szempontból a hőmérsékleti együttható tesztdobozegyszerűen az első bal oldali vizsgálati sorrend alá kerül (3. ábra). E minta "besugárzási és termikus története" egyszerűen a laboratóriumba való elvezetéshez szükséges "utazásból", a tárolás környezeti körülményeiből, az első vizsgálatokból és végül a kültéri expozíciós vizsgálatból (60 kWh/m) áll.2).
A napenergia-szimulátorokkal végzett méréshez két módszert alkalmaznak:
1. a modul felmelegítése során vagy
2. a modul lehűlése;
30°C-os időközön keresztül (például25°C – 55°C), és minden 5°C-os időközönként a napszimulátor I-V mérést végez (Isc, Voc, Pmax nem tükröződik, hanem az I-V söprés során mérik), beleértve az Isc, Voc és Pmax- ot is.
Az Isc, Voc és Pmax értékeket az egyes adathalmazok hőmérsékleti függvényeiként kell ábrázolni. Az α, β és δ együtthatókat a három ábrázolt függvény legkevésbé négyzetes egyenes vonalainak lejtéséből kell kiszámítani.
Bizonyos besugárzási szint esetén meg kell jegyezni, hogy a β (A Voc esetében) és a δ (a Pmax esetében) a két legérzékenyebb a hőmérséklet-változásokra. Mindkettőnek megvan a "-" jele, jelezve, hogy a Voc és a Pmax csökken a növekvő hőmérséklettel, míg az α (Isc esetében) "+" jellel rendelkezik, bár sokkal kisebb értékkel rendelkezik, mint β és δ. Mindhárom együttható relatív százalékban kifejezhető úgy, hogy a számított α, β és δ értékeket elosztjuk az Isc, Voc és Pmax értékeivel 25°C-on (1000 W/m2).
A hőmérsékleti együtthatók olyan teljesítményparaméterek, amelyeket a végfelhasználók gyakran használnak a modulok energiahozamának szimulálására forró éghajlaton. Meg kell emlékezni, hogy érvényesek 1000 W / m2a laboratóriumban használt besugárzási szint, kivéve, ha a modul linearitása különböző besugárzási szinteken bizonyított.
Névleges üzemi cellahőmérséklet (NOCT): egy teljesítményparaméter.
Az NOCT egy nyitott rackű modulhoz van definiálva a következő szabványos referenciakörnyezetben:
dőlési szög: 45°-kal a vízszintes
teljes besugárzás: 800 W/m2
környezeti hőmérséklet: 20°C
szélsebesség: 1 m/s
nincs elektromos terhelés: nyitott áramkör
Az NOCT-et a rendszertervező használhatja útmutatóként arra a hőmérsékletre, amelyen egy modul a terepen fog működni, és ezért hasznos paraméter a különböző modultervek teljesítményének összehasonlításakor. Mindazonáltal a
a tényleges üzemi hőmérséklet közvetlenül függ a felszerelési szerkezettől, a besugárzástól, a szélsebességtől, a környezeti hőmérséklettől, a visszaverődésektől és a talajból és a közeli tárgyakból származó kibocsátásoktól stb.
Az NOCT meghatározására alkalmazott úgynevezett "elsődleges módszer" az IEC 61215 és az IEC 61646 által használt kültéri mérési módszer, amely általánosan alkalmazható az összes fotovoltaikus modulra. A nem nyitott rackű szerelésre tervezett modulok esetében az elsődleges módszer használható a napelem-elágazási hőmérséklet egyensúlyának meghatározására, a gyártó által ajánlott modulfelszereléssel.
A vizsgálati beállítás adatnaplózást és a besugárzás (pirométer), a környezeti hőmérséklet (hőmérséklet-érzékelők), a cellahőmérséklet (a modul hátoldalán a két központi cellának megfelelő hőelemek), szélsebesség (sebességérzékelő) és szélirány (irányérzékelő) adatnaplózását és kiválasztását igényli. Mindezen mennyiségeknek bizonyos időközönként belül kell lenniük ahhoz, hogy az NOCT kiszámításához elfogadhatók legyenek.
A végső NOCT kiszámításához legalább 10 elfogadható adatpontot kell használni a "napdél" előtt és után.
Kültéri expozíció: besugárzási vizsgálat.
A cél annak előzetes értékelése, hogy a modul képes-e ellenállni a kültéri körülményeknek való kitettségnek. Ez azonban csak összesen 60 kWh/m expozíciót foglal magában2ami meglehetősen rövid idő arra, hogy bármilyen döntést hozzunk a modul élettartamáról.
Másrészt ez a vizsgálat hasznos mutatója lehet azoknak a lehetséges problémáknak, amelyeket a többi laboratóriumi vizsgálat esetleg nem mutat ki.
Az IEC 61215 maximális teljesítményének (Pmax) lebomlása nem haladhatja meg a kezdeti érték 5%-át.
Az IEC 61646 maximális teljesítményéhez (Pmax) nincs alacsonyabb, mint a "Pmax – t%" jelzésű jelölés.
Míg az IEC 61215 (5,5 kWh/m) szerint előre kondicionált c-Si modulok2) nem mutatnak kritikusságot ezzel a teszttel, bizonyos vékonyfilmes technológiák több problémát tapasztalhatnak. Ennek oka azzal magyarázható, hogy az IEC 61646-ban a mért Pmax 60 kWh/m2 expozíció után magasabbnak kell lennie, mint a gyártó "Pmax – t% jelölése. Ez az egy minta az első vizsgálati szekvencia alatt áll, ahol az egyetlen "történelem" a kezdeti vizsgálatok és a kültéri expozíció összesen 60 kWh/m2-re, különböző éghajlati körülmények között, 24 órán keresztül, a laboratórium helyétől függően. A vizsgálat alatt álló technológia gyártó általi alapos ismerete a fény által kiváltott lebomlás, hőérzékenység, nedvesség stb.
Hot-spot állóképesség: egy termikus / diagnosztikai vizsgálat.
A cél annak meghatározása, hogy a modul képes-e ellenállni a repedt, nem egyező cellák, az összekapcsolási hibák, a részleges árnyékolás vagy a szennyeződés által okozott lokalizált fűtésnek.
A hot-spot fűtés akkor következik be, ha a modul üzemi árama meghaladja a hibás (vagy árnyékolt) cella(ok) csökkentett rövidzárlati áramát. Ez a cella(ka)t fordított torzítási állapotba kényszeríti, amikor olyan terheléssé válik, amely eloszlatja a hőt. Súlyos hot spot jelenségek lehet olyan drámai, mint egyenesen égési sérülések minden réteg, repedés, vagy akár törés az üveg. Fontos megjegyezni, hogy még kevésbé súlyos forrópont esetén is, a bypass dióda beavatkozásával a modul egy része (más néven karakterlánc) kizárt, ami a modul teljesítményének ésszerű csökkenését eredményezi.
Az IEC 61215-ben szereplő 10.9.
A fő vizsgáló laboratóriumok által jól elfogadott, hogy a hot-spot módszer jelenlegi változata nem képvisel, és nem képes valódi forróponthelyzetet képviselni. Az IEC TC82-n belül egy továbbfejlesztett hot-spot módszert dolgoztak ki, és várhatóan normatívvá válik a 3Rdaz IEC 61215 2010-es kiadásában. Egyes vizsgáló laboratóriumok úgy döntöttek, hogy már használják a továbbfejlesztett módszert.
További betekintést és részleteket egy későbbi cikkben talál.
Bár a hibaarány-statisztikák a különböző laboratóriumokban eltérőek lehetnek, a hot-spot még mindig úgy tűnik, hogy a c-Si és a vékonyfilmes modulok 5 leggyakoribb hibája közé tartozik.
Bypass dióda: hővizsgálat.
Bypass dióda egy nagyon fontos szempont a modul design. Ez egy kritikus összetevő, amely meghatározza a modul hőviselkedését forrópont idoben, és ezért közvetlenül befolyásolja a terep megbízhatóságát.
A vizsgálati módszer megköveteli, hogy egy hőelemet csatlakoztassunk a dióda(k)testéhez, a modult 75°C ± 5°C-ig melegítsék, és az STC-n mért rövidzárlati áramnak megfelelő áramot alkalmazzanak 1 órán át.
Megmérik az egyes megkerülő diódák hőmérsékletét (Tcase), és kiszámítják a csomópont hőmérsékletét (Tj)
a dióda gyártója által megadott specifikációkat alkalmazó képlet alkalmazásával (RTHjc = a diódagyártó által a Tcase-re vonatkozóan megadott állandó, jellemzően tervezési paraméter, és UD = diódafeszültség, ID = diódaáram).
Ezután az áramot az Isc modul rövidzárlati áramának 1,25-szeresére növelik, az STC-n mérve egy órán keresztül, miközben a modul hőmérsékletét ugyanazon a hőmérsékleten tartják.
A diódának továbbra is működőképesnek kell lennie.
A bypass diódatesztek meghibásodása még mindig előfordul bizonyos frekvencián, amelyet a dióda gyártója túlrating vagy a modul gyártójának a modul isc-jével kapcsolatos helytelen elektromos konfigurációja okoz.
A legtöbb esetben a bypass diódákat beépített alkatrészekként szállítják a teljes részegység csatlakozódobozába (csatlakozódoboz + kábel + csatlakozó). Ezért rendkívül fontos annak biztosítása, hogy ezt a kis alkatrészt a modul gyártója szorosan ellenőrizze a bejövő áruk ellenőrzése során.
UV előkondicionálás: besugárzási vizsgálat.
A cél az ultraibolya (UV) lebomlásra érzékeny anyagok azonosítása a termikus ciklus és a páratartalom fagyási vizsgálatok elvégzése előtt.
Az IEC 61215 megköveteli, hogy a modul tanusítsa a 15 kWh/m teljes UV-sugárzást2az (UVA + UVB) régiókban
(280 nm – 400 nm), legalább 5 kWh/m2, azaz 33% az UVB régióban (280 nm – 320 nm), miközben a modul60 °C ± 5 °C-on tartja.
(Az IEC 61646 a teljes UV-besugárzás 3–10%-át teszi ki). Ezt a követelményt az IECEE CB-rendszer 733.
Az UV-kamrák beállításának egyik kritikus szempontja, hogy kalibrált UVA és UVB érzékelőkkel rendelkezik, amelyek 60°C ± 5 °C üzemi hőmérsékleten is biztosítják a nyomon követhetőséget, miközben a forró UV kamrákban a hosszú expozíciós idő alatt is megfelelően működnek.
A fotovoltaikus laboratóriumokban az UV-sugárzás vizsgálatának nagyon alacsony meghibásodási aránya a modul élettartama alatti valós expozíciókhoz képest viszonylag alacsony mennyiségű UV-besugárzással magyarázható.
Termikus kerékpározás TC200 (200 ciklus): egy környezetvédelmi vizsgálat.
Ennek a vizsgálatnak az a célja, hogy szimulálja az anyagokra gyakorolt hőterheléseket a szélsőséges hőmérsékletek változása következtében. Leggyakrabban a különböző beágyazott anyagok különböző hőtágulási együtthatói miatt a laminált rétegbelsejében kivannak akadva forrasztott csatlakozások. Ez súlyos hibák, Pmax lebomlás, az elektromos áramkör megszakadása vagy szigetelési vizsgálat meghibásodását eredményezheti.
Az IEC 61215 a csúcsteljesítményen (Imp) mért áram ±2%-án belüli áram befecskendezését igényli, ha a modul hőmérséklete meghaladja a 25°C-ot.
Az IEC 61646-nak nincs árambefecskendezése, azonban az elektromos áramkör folytonosságát ellenőrizni kell (egy kis rezisztív terhelés elegendő lenne).
A modult a 4.
A TC200 meghibásodási aránya akár 30-40% is lehet. Ha a Nedves hővel kombinálva, egyes laboratóriumokban mindkettő a c-Si modulok teljes meghibásodásának több mint 70%-át teheti ki.
A TC200 meghibásodási aránya alacsonyabb a vékonyfilm esetében, de még mindig megéri a gyártók figyelmét.
Páratartalom-fagyasztás: környezetvédelmi vizsgálat.
A cél annak meghatározása, hogy a modul képes-e ellenállni a magas hőmérséklet és a páratartalom hatásainak, majd a rendkívül alacsony hőmérsékletnek.
A modult az 5.
Relatív páratartalom követelmény RH = 85% ± 5% csak 85°C-on vonatkozik.
A vizsgálat után a modul tapad 2-4 órával a szemrevételezés előtt, a maximális kimeneti teljesítmény és a szigetelési ellenállás mérése előtt.
A teszt meghibásodási aránya továbbra is a 10-20% tartományban marad.
A végződések szilárdsága: mechanikai vizsgálat.
A modul végződéseinek robusztusságának meghatározásához, amelyek lehetnek vezetékek, repülő vezetékek, csavarok, vagy az esetek többségénél, PV csatlakozók (C típus). A végződések olyan stresszteszten esnek át, amely szimulálja a normál összeszerelést és kezelést a szakítószilárdság különböző ciklusain és szintjein, valamint a hajlítási és nyomatékvizsgálatokon, amint azt egy másik szabvány, az IEC 60068-2-21 nevezi ki.
Nedvesség-hő DH1000 (1000 óra): egy környezetvédelmi vizsgálat.
A cél annak meghatározása, hogy a modul képes-e ellenállni a nedvesség behatolásának való hosszú távú kitettségnek 85 °C ± 2°C alkalmazásával, 85 % ± 5% relatív páratartalom mellett 1000 órán keresztül.
DH1000 a leginkább "rosszindulatú", és a top-lista a hiba aránya egyes laboratóriumokban számviteli akár 40-50%-a teljes kudarc a c-Si modulok. Hasonló hibák aránya figyelhető dh1000 is vékonyfilm.
A vizsgálat súlyossága különösen próbára teszi a laminálási folyamatot és a páraletömés szélét. A nedvesség behatolása miatt fontos a sejtrészek delaminációja és korróziója figyelhető meg. Még abban az esetben is, ha a DH1000 után nem észleltek nagyobb hibákat, a modult addig hangsúlyozták, hogy a következő mechanikai terhelési vizsgálathoz "törékeny" lesz.
Mechanikai terhelésvizsgálat
Ez a terhelési vizsgálat azt vizsgálja, hogy a modul képes-e ellenállni a szélnek, a hónak, a statikus vagy a jégterhelésnek.
A mechanikai terhelés a Nedves hő után történik, és ezért olyan mintán történik, amely súlyos környezeti terhelésen ment keresztül.
A vizsgálat legkritikusabb aspektusa a modul nak a gyártó szerelési utasításai szerint történő felszereléséhez kapcsolódik, azaz a modul nak a szerelési szerkezetre tervezett rögzítési pontjainak a rögzítési szerkezetre vonatkozó, e pontok közötti tervezett távolsághoz való felhasználásával, és a megfelelő rögzítőtartozékok (anyának, csavaroknak, bilincseknek stb.) használatával.
A nagy területű és keret nélküli vékonyfilm-modulok bizonyos esetei kritikus fontosságúak a fenti feltételek tekintetében.
Ha nem gondoskodunk a megfelelő szerelésről, akkor továbbra is az a kérdés, hogy a hibát strukturális problémák vagy nem megfelelő szerelési technika okozta-e.
Egy másik szempont, amelyet figyelembe kell venni, az alkalmazott terhelés egyenletessége a modul felületén. A szabványok megkövetelik, hogy a terhelést "fokozatosan, egységesen" alkalmazzák, anélkül, hogy meghatároznák az egységesség ellenőrzését.
2400 Pa-t kell alkalmazni (ami 130 km/óra szélnyomásnak felel meg) 1 órán keresztül a modul minden felületén.
Ha a modult úgy kell minősíteni, hogy ellenálljon a hó és a jég erős felhalmozódásának, a vizsgálat utolsó ciklusában a modul elejére ható terhelés 2400 Pa-ról 5400 Pa-ra emelkedik.
A vizsgálat végén nem lehetnek jelentős látási hibák, a vizsgálat során nem észlelhető szakaszos nyitott áramkör. Szintén pmax (csak IEC 61215) és szigetelési ellenállás ellenőrzik a vizsgálat után.
Jégeső hatása: egy mechanikai teszt.
Annak ellenőrzése, hogy a modul képes-e ellenállni a ~ –4 °C hőmérsékletű jégesők hatásának. A tesztberendezés egy egyedülálló hordozórakéta, amely képes a jéggolyók különböző súlyait a megadott sebességnél meghajtani, hogy a modult 11 meghatározott ütközési helyen találja el +/- 10 mm-es távolságváltozás. (1. táblázat)
A jéggolyó hűtőtároló tartályból való eltávolítása és a modulra gyakorolt hatás között nem haladhatja meg a 60 s-t.
Elég bevett gyakorlat, hogy 25 mm/7,53 g jéggolyót használnak.
Ismét, a vizsgálat után meg kell vizsgálni, hogy vannak-e olyan jelentős hibák okozta jégeső és Pmax (csak Az IEC 61215) és szigetelési ellenállás ellenőrzik.
A laboratóriumi statisztikák nagyon alacsony hibaarányt mutatnak ehhez a vizsgálathoz.
Fényáztatás: besugárzás(csak az IEC 61646 vékonyfilmes filmre vonatkozik)
Ez egy kritikus szakasz a végső át / nem ítéletet a vékonyfilm modulok. A cél a vékonyfilm-modulok elektromos jellemzőinek stabilizálása a besugárzásnak való tartós kitettség gel, miután az összes vizsgálatot elvégezték, mielőtt a Pmax-ot a gyártó által megjelölt minimális értékhez igazították volna.
A vizsgálat természetes napfényben vagy állandósult állapotú napenergia szimulátor alatt is elvégezhető.
A modulokat rezisztív terhelés mellett 600–1000 W/m2 közötti besugárzás nak kell aláhelyezni 50°C ± 10°C hőmérséklet-tartományban, amíg stabilizálódás ra nem következik be, az az, amikor a Pmax mérése im-es, legalább 43 kWh/m expozíciós időszakból2mindegyik megfelelt a feltételnek (Pmax – Pmin)/P(átlag)<>
Végül egy megjegyzés az IECEE Retest iránymutatásról. Érdekes, hogy nem jól meghatározott, mi tekinthető "változás sejttechnológia" a vékony-film, így hagyva egy nagy szürke terület a különböző értelmezések és megközelítések azokban az esetekben, ahol lehetett az állami "technológia és a hatékonyság javítása," "stabilizáció javítása", vagy "teljesítmény növelése." Vannak-e ilyen esetekben a "változás sejttechnológia", és ha igen, milyen mértékben és milyen vizsgálatokat kell ismételni? Ahogy ma olvasható, a Retest iránymutatás utat hagy a korábbi tanúsítványok kiterjesztéséhez, amely felmegy a hatalomban (10%) a hot-spot teszt megismétlésével.
2. megjegyzés a Retest iránymutatás idézetek "... A 10.19-es próbaírás végső fényezése minden vizsgálati mintához kötelező", de a gyakorlatban a tesztlaboratóriumok gyakran figyelmen kívül hagyják, mivel a vékonyfilmes technológia fő aspektusát, az energiastabilizálást anélkül terjesztik ki, hogy érzékien megnövelt energiát növelnek.
Összefoglalva, az ebben a cikkben leírt vizsgálatot az IEC a teljesítményvizsgálat minimális követelményeként határozta meg, de amint azt az elején megállapítottuk, be kell tartani a biztonsági tervezési és vizsgálati követelményeket is
IEC 61730-1 és IEC 61730-2. Mivel a gyártók arra törekszenek, hogy versenyképesebb a piacon, a legtöbb dolgozik egy tanúsító testület annak bizonyítására, hogy a modul ment keresztül egy pártatlan, elfogulatlan vizsgálati program. Ha az újratervezés vagy a gyártási folyamatok során bármilyen változás következik be, a tanúsító szervek a "harmonizált" IECEE CB-rendszer újratesztelési iránymutatását használják annak meghatározására, hogy milyen vizsgálatokat kell megismételni a korábbi tanúsítványok kiterjesztése előtt. Ami a megbízhatóságot illeti, néhányan olyan messzire mennek, hogy egy évnél hosszabbítottak meg a kombinált beltéri és kültéri megbízhatósági tesztelési programokat.
Regan Arndt a TÜV SÜDs Photovoltaic Team észak-amerikai menedzsere és műszaki tanúsítója, amely a CA-i Fremontban található. A dél-albertai műszaki intézetben (Southern Alberta Institute of Technology, SAIT) (SAIT) végzett Calgaryban, Kanadában, és több mint 15 éves tapasztalattal rendelkezik a fotovoltaikus, informatikai berendezések, távközlési és elektromos berendezések mérés, ellenőrzés és laboratóriumi felhasználás területén. Regan kapott hivatalos képzést fotovoltaikus design és tesztelés a pekingi Kínai Tudományos Akadémia Megújuló Energia Tanszék. Ő lehet elérni a rarndt @ tuvam.com.
Dr. Ing vagyok. Robert Puto a TUV SUD fotovolták globális igazgatója. Az olaszországi Politecnico di Torino (Torinói Műszaki Egyetem) elektronikus mérnöki szakán szerzett diplomát, a CEIBS – Shanghai, Kína nemzetközi üzleti menedzsment szakán pedig mesterdiplomát szerzett. 15 éves tapasztalattal rendelkezik számos elektromos termék, köztük a fotovoltaikus termékek tesztelésében és tanúsításában. A TÜV SÜD csoport pv senior termékspecialistájaként is tevékenykedik, pv műszaki tanúsító státusszal rendelkezik, és az ISO IEC 17025 laboratóriumi értékelések hivatalos könyvvizsgálója.
