Aurinkokennojen testaaminen

Aurinkosähköteollisuutta luonnehtivat tällä hetkellä valtavan suuret tuotantomäärät, odotukset pitkästä käyttöiästä, ja hyvin vähän tai ei lainkaan testaukseen liittyviä normeja. Testaus on välttämätöntä yrityksille, jotka haluavat pysyä vetovoimaisina tällä kiivaasti kilpaillulla markkinalla, saavuttaa tehokkuuteen ja käyttöikään liittyvät tavoitteensa, ja pitää hinnat silti kilpailukykyisinä. Aurinkokennojen hinnat ovat pudonneet valtavasti viime vuosina, ja tästä selviämiseen tarvitaan entistä korkeampaa laatua ja kustannustehokkaampaa tuotantoa.
Image
Aurinkokennot ovat aina sään armoilla, ja altistuvat joskus rajuillekin sään muutoksille. Sateet, raekuurot, myrskyt tai suuretkaan lämpötilan muutokset eivät saa häiritä tuotteen toimivuutta. Niiden tulee kyetä kestämään lumen paino ja jään vaikutukset, sekä asennustapahtuma vaurioitumatta, ja saavuttaa haluttu 40 vuoden käyttöikä. Nämä ovat haastavia vaatimuksia sekä sähköteknisesti että mekaanisesti. Komponenttien mekaanisille vaatimuksille ei kuitenkaan ole olemassa testausstandardeita. Yksittäisissä sopimuksissa voi olla aurinkokennoille asetettuja vaatimuksia, mutta niille ei ole lainkaan yleisiä, standardoituja laatumittareita. Standardoinnin puute ja yksilölliset vaatimukset luovat tarpeen yksilöllisiin kokeisiin kykeneville testausvälineille. Tässä me materiaalien testauksen ammattilaiset voimme auttaa.

Yleisiä testausmenetelmiä / standardeita

ISO 614

Laivanrakennus ja merirakenteet: karkaistu turvalasi suorakulmaisille ikkunoille ja valoventtiileille; lyöntimenetelmä rikkomattomaan lujuuden testaamiseen (ISO 614:1989-09)

EN 1288-5

Lasi rakentamisessa: lasin taivutuslujuuden määritys — Osa 5: Litteiden, pinta-alaltaan pienten näytteiden kaksoisrengas-taivutuskoe (ISO/DIS 1288-5:2007).

DIN EN 1465

Adhesives: determination of tensile lap-shear strength of rigid-to-rigid bonded assemblies (ISO 4587:1979, muutettu)

EN 1464

Adhesives: determination of peel resistance of high-strength adhesive bonds—floating roller method (ISO 4578:1990, muutettu). Saksankielinen versio EN 1464:1994 (DIN EN 1464:1995-01) korvaa standardin DIN 53289:1979-09

EN 1288-3

Lasi rakentamisessa: lasin taivutuslujuuden määritys — Osa 3: Kahdesta kohtaa tuettujen näytteiden testaaminen (nelipistetaivutus) (ISO/DIS 1288-3:2007).

IEC 61215 ja EN 61215

zwickiLine mit Biegevorrichtung für Wafer-Prüfung

IEC 61215 ja EN 61215 kuvaavat monia eri kvalifiointikokeita, jotka perustuvat aurinkopaneelien materiaalien keinotekoiseen vanhentamiseen niitä kuormittamalla. Seuraavat yksilöidyt kuormituksen lähteet on tunnistettu:

 

  • Auringonvalo, mukaan lukien UV-valo
  • Ympäristöolosuhteet (kylmyys, kuumuus, kosteus, olosuhteiden muutokset)
  • Mekaaninen kuormitus (rakeet, tuulen aiheuttama yli- ja alipaine, lumi)

 

Materiaalien katsotaan läpäisseen kokeen, jos niissä ei ole merkittävää näkyvää vaurioita, eivätkä paneelien tuotto- ja eristysominaisuudet ole muuttuneet, tai ne ovat muuttuneet häviävän vähän kokeen alkuun nähden. IEC 61215 mukainen testaussertifikaatti on viimeisten vuosien aikana vakiinnuttanut asemansa kiteisistä kennoista valmistettujen aurinkopaneelien laatumerkintänä, ja useimmat kansalliset ja kansainväliset rahoittajat edellyttävät sitä.

Perinteiset paksukalvoiset, piipohjaiset aurinkopaneelit IEC/EN 61215 mukaisesti ja ohutkalvoiset paneelit IEC/EN 61646 mukaisesti.

IEC 61215 -kokeet ovat hyvin tarkkoja, sillä tuotettujen aurinkopaneelien täytyy kestää toimintakykyisinä jopa 25 vuotta ulkotiloissa, lähes missä päin maailmaa tahansa hyvin vaihtelevissa ympäristöolosuhteissa. Olettaen ettei prosessissa löydy vikoja, nämä IEC-kokeet kestävät yhteensä yli 5 kuukautta. Tämän kattavan standardin vaatimusten täyttämiseksi erän aurinkopaneeleita täytyy läpäistä joukko olosuhteisiin liittyviä testejä. Testien aiheet liittyvät UV-säteilyyn, äärimmäisiin lämpötiloihin, pitkäaikaiseen alistumiseen kosteudelle ja eri lämpötiloille, mekaaniseen kuormittamiseen ja vääntöön, ja niissä mitataan myös kykyä ottaa vastaan iskuja rakeilta ja kiviltä. Samaan aikaan ympäristötestauksen kanssa paneeleita testataan niiden sähköteknisen suorituskyvyn ja eristyskyvyn suhteen, ja niistä tunnistetaan mahdollisesti kriittiset alueet.

EN 1288-2, lokakuu 2007

Lasi rakentamisessa: lasin taivutuslujuuden määritys — Osa 2: Litteiden, pinta-alaltaan suurten näytteiden kaksoisrengas-taivutuskoe (ISO/DIS 1288-2:2007).

IEC 61646 ja EN 61646

Stempeldruckversich an Sicherheitsglas nach DIN ISO 614 Form A und B

IEC 61646 ja EN 61646 kuvaavat monia eri ohutkalvoisten aurinkopaneelien kvalifiointikokeita, jotka perustuvat materiaalien keinotekoiseen vanhentamiseen niitä kuormittamalla. Seuraavat yksilöidyt kuormituksen lähteet on tunnistettu:

  • Auringonvalo, mukaan lukien UV-valo
  • Ympäristöolosuhteet (kylmyys, kuumuus, kosteus, olosuhteiden muutokset)
  • Mekaaninen kuormitus (rakeet, tuulen aiheuttama yli- ja alipaine, lumi)

Materiaalien katsotaan läpäisseen kokeen, jos niissä ei ole merkittävää näkyvää vaurioita, eivätkä paneelien tuotto- ja eristysominaisuudet ole muuttuneet, tai ne ovat muuttuneet häviävän vähän kokeen alkuun nähden. IEC 61646 mukainen testaussertifikaatti on viimeisten vuosien aikana vakiinnuttanut asemansa kiteisistä kennoista valmistettujen aurinkopaneelien laatumerkintänä, ja useimmat kansalliset ja kansainväliset rahoittajat edellyttävät sitä.

Esimerkkejä testausratkaisuista

Alla on esimerkkejä siitä, miten tuhoavaa aineenkoestusta käytetään aurinkokennojen ja aurinkopaneelien valmistuksessa ja tuotannonvalvonnassa. Lisää tietoa pääasiallisista aurinkokennotyypeistä: Aurinkokennot eli valosähkökennot ovat sähkökomponentteja, jotka muuttavat valon sisältämää säteilyenergiaa suoraan sähköenergiaksi. Pääasialliset tyypit:

  • Paksukalvoiset aurinkokennot valmistetaan yksi- tai monikiteisestä piistä. Niitä käytetään laajasti Keski-Euroopassa niiden korkean hyötysuhteen (yli 20 %) ansiosta. Ne ovat lisäksi hyvin tehokkaita suhteutettuna pinta-alaan. Esimerkiksi 1 kWp tuottamiseen tarvitaan noin 8 neliömetrin kattoala. Näiden paneelien valmistamiseen kuluu suhteellisen paljon materiaaleja ja energiaa, joten laadunvarmistus on välttämätöntä.
  • Ohutkalvokennoja on paljon erilaisia, ja ne eroavat toisistaan valmistusmateriaalin ja kaasufaasipinnoitteen suhteen: amorfinen tai mikrokiteinen pii (a-Si, μ-Si), galliumarsenidi (GaAs), kadmiumtelluridi (CdTe), kupari-indium-gallium-diselenidi (CIGS). Ohutkalvokennot eroavat piikiteisiin perustuvista piikiekoista ennen kaikkea tuotantotapansa ja kalvon paksuuden osalta.
  • Orgaaniset aurinkokennot (valmistettu puolijohtavista muoveista)

Testausvaatimukset voivat vaihdella huomattavasti testattavan aurinkokennon tyypin mukaisesti, sillä erilainen teknologia voi johtaa hyvinkin erilaisiin suunnitteluratkaisuihin.

1:22

4-point flexure test

4-point flexure test on solar modules, solar industry, zwickiLine

Aiheeseen liittyviä tuotteita(3)

Ylös