Prove su celle solari

Elevata diffusione e alta aspettativa di vita dei prodotti, ma ridotte, se non assenti, linee guida, questa è l'attuale situazione dell'industria fotovoltaica. Le prove sono essenziali per le aziende che vogliono restare protagoniste in questo mercato altamente competitivo e raggiungere i dati di performance e l'aspettativa di vita attesi, offrendo i prezzi più bassi. Le celle solari possono sopravvivere al tremendo calo dei prezzi degli ultimi anni solo grazie a un miglioramento della qualità, a una produzione economicamente vantaggiosa e a una maggiore sicurezza.
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Le celle solari sono esposte agli eventi ambientali estremi di ogni giorno. Pioggia, grandine, tempeste e forti sbalzi di temperatura non devono compromettere la funzionalità del prodotto. Al contrario devono essere in grado di sopportare il proprio peso e quello di neve ghiaccio per raggiungere un'aspettativa di vita desiderata di 40 anni senza subire alcun danneggiamento. Queste attese sono elevate sia per le caratteristiche elettriche che per quelle meccaniche. Ad eccezione di eventuali specifiche contrattuali interne tra fornitori e produttori, non esistono linee guida standardizzate per la garanzia della qualità delle celle solari, né tanto meno normative per i requisiti meccanici dei componenti. A causa di queste mancanze e delle esigenze individuali del cliente sono necessari sistemi di prova e test personalizzati, ed è proprio qui che entrano in gioco gli esperti delle prove materiali!

Metodi di prova /normative generali

ISO 614

Costruzione e ingegneria navale: vetro di sicurezza temperato per finestre rettangolari e portelloni laterali; metodo di punzonatura per prove di resistenza non distruttive (ISO 614:1989-09)

EN 1288-5

Vetro per edilizia: determinazione della resistenza del vetro - Parte 5: Prova con doppi anelli concentrici su provini piani, su piccole superfici sollecitate (ISO/DIS 1288-5:2007); versione tedesca EN ISO 1288-5

DIN EN 1465

Adesivi: determinazione della resistenza al taglio a sovrapposizione di assemblaggi a substrati incollati (ISO 4587:1979 modificata)

EN 1464

Adesivi: determinazione della resistenza allo scollamento dei leganti adesivi ad alta resistenza - metodo a rulli mobili (ISO 4578:1990, modificato). Versione tedesca EN 1464:1994 (DIN EN 1464:1995-01) in sostituzione della DIN 53289:1979-09

EN 1288-3

Vetro per edilizia: determinazione della resistenza del vetro - Parte 3: Prova con provino supportato in due punti (flessione in quattro punti) (ISO/DIS 1288-3:2007); versione tedesca EN ISO 1288-3:2007

IEC 61215 e EN 61215

zwickiLine mit Biegevorrichtung für Wafer-Prüfung

Le norme IEC 61215 e EN 61215 descrivono un'ampia varietà di prove di qualificazione, basate su potenziali influenze dell'invecchiamento, per il carico artificiale dei materiali utilizzati nei pannelli fotovoltaici. Vengono identificati i seguenti gruppi di carico individuali:

 

  • Luce solare, inclusi raggi UV
  • Clima (caldo, freddo, umido, cambiamenti climatici)
  • Carico meccanico (grandine, vento, pressione e neve)

 

Le prove vengono considerate superate se il materiale non riscontra danni visibili di rilievo e se le prestazioni e le proprietà di isolamento non sono cambiate o sono cambiate solo in modo trascurabile rispetto all'inizio del test. Il certificato di prova secondo la norma IEC 61215 è diventato negli ultimi anni il marchio di qualità per i moduli fotovoltaici cristallini ed è oggi richiesto dalla maggior parte delle autorità di finanziamento nazionali e internazionali.

IEC o EN 61215 per pannelli a film spesso e IEC o EN 61646 per pannelli a film sottile (Crystalline Silicon Terrestrial Photovoltaic Modules—Design Qualification and Type Approval).

Dal momento che i pannelli solari devono resistere fino a 25 anni all'aperto in quasi tutte le regioni geografiche con le relative condizioni ambientali, il test IEC 61215 è considerato molto rigoroso. A condizione che non si verifichino guasti durante il processo, questa prova richiede in totale più di 5 mesi. Per soddisfare questo standard così severo, un lotto di pannelli di prova deve superare un protocollo di prove ambientali che prevede l'esposizione a radiazioni UV, temperature estreme, compresa l'esposizione prolungata a temperature e umidità elevate, carico meccanico e torsionale e test di resistenza alla grandine e all'impatto con le pietre. Parallelamente ai test ambientali, i pannelli vengono testati nel loro complesso per quanto riguarda le prestazioni elettriche, l'isolamento identificando le zone o i punti potenzialmente critici.

EN 1288-2, Ottobre 2007

Vetro per edilizia: determinazione della resistenza del vetro - Parte 2: Prova con doppi anelli concentrici su provini piani, su grandi superfici sollecitate (ISO/DIS 1288-2:2007); versione tedesca EN ISO 1288-2:2007

IEC 61646 e EN 61646

Stempeldruckversich an Sicherheitsglas nach DIN ISO 614 Form A und B

Le norme IEC 61646 e EN 61646 descrivono un'ampia varietà di prove di qualificazione, basate su potenziali influenze dell'invecchiamento, per il carico artificiale dei materiali utilizzati nei pannelli fotovoltaici sottili. Vengono identificati i seguenti gruppi di carico individuali:

  • Luce solare, inclusi raggi UV
  • Clima (caldo, freddo, umido, cambiamenti climatici)
  • Carico meccanico (grandine, vento, pressione e neve)

Le prove vengono considerate superate se il materiale non riscontra danni visibili di rilievo e se le prestazioni e le proprietà di isolamento non sono cambiate o sono cambiate solo in modo trascurabile rispetto all'inizio del test. Il certificato di prova secondo la norma IEC 61646 è diventato negli ultimi anni il marchio di qualità per i moduli fotovoltaici cristallini ed è oggi richiesto dalla maggior parte delle autorità di finanziamento nazionali e internazionali.

Esempi di soluzioni di prova

Per darti un'idea dei test distruttivi nel campo della produzione di celle e pannelli solari, ti presentiamo qui diverse applicazioni di prova associate alle varie fasi della produzione di questi prodotti. Qui di seguito ti forniamo alcune nozioni sui principali tipi di celle solari. Le celle solari o fotovoltaiche sono componenti elettrici che convertono l'energia radiante contenuta nella luce direttamente in energia elettrica. Di seguito i tipi più comuni:

  • Le celle solari a film spesso sono realizzate in silicio monocristallino o policristallino. Sono ampiamente utilizzate nell'Europa centrale grazie alla loro elevata efficienza (oltre il 20%). Inoltre, sono caratterizzate da un elevato grado di rendimento per unità di superficie, per produrre una potenza di 1 Kwp, ad esempio, sono necessari circa 8 mq di tetto. Ad esempio, sono necessari circa 8 mq di tetto per produrre una potenza di 1 Kwp. La quantità di materiale e di energia necessaria per produrre questi pannelli è relativamente alta, quindi è fondamentale una garanzia di qualità costante.
  • Possiamo distinguere diversi tipi di celle solari a film sottile a seconda del materiale di substrato utilizzato e dei depositi di vapore: silicio amorfo o microcristallino (a-Si, μ-Si), arseniuro di gallio (GaAs), tellururo di cadmio (CdTe), o composti rame-indio-(gallio)-zolfo-selenio (CIGS). Queste celle si differenziano da quelle realizzate in wafer di silicio cristallino per il relativo processo di produzione e per lo spessore del materiale usato.
  • Celle solari organiche (realizzate in plastica con proprietà semiconduttive)

A causa delle diverse tecnologie e quindi della struttura parzialmente diversa dei tipi di celle solari, i requisiti di prova variano notevolmente.

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4-point flexure test

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

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