太陽光発電セルの試験

太陽光発電業界では試験ガイドラインが定まっていない中、非常に高い品質と長寿命が必要とされています。この業界におけるプレーヤーは激しい競争の中、低価格でも高パフォーマンスと長い製品寿命を維持するために試験は大変重要な位置を占めています。太陽光セルは、品質の向上、費用対効果の高い製造、および安全性の向上によってのみ、近年の大幅な価格の下落に耐えることができます。
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セルは日常外部環境へさらされています。雨、あられ、嵐、温度の大きな変動によって製品の機能が損なわれることがあってはなりません。それらは、損傷することなく40年という期待される寿命を達成するために、雪、氷、および設置の重量に耐えることができなければなりません。これらの期待は、電気的特性と機械的特性の両方に対して高くなります。しかしながら、コンポーネントの機械的な特性に関する試験規格は存在しません。サプライヤーとメーカーの間の個別約束事を除き、太陽電池のセルの標準化された品質保証ガイドラインは存在しません。規格の欠如と個々の顧客のニーズの存在は、カスタマイズされた試験装置と試験が必要であることを意味します。ここで材料試験のエキスパートがあその役割を果たします。

一般的な試験メソッド/規格

ISO 614

造船および海洋構造物:長方形の窓および側面のスカットル用の強化安全ガラス;非破壊強度試験のパンチ法(ISO 614:1989-09)

EN 1288-5

構造物のガラス:ガラスの曲げ強度の決定-パート5:小さな試験表面積の平らな試験片での二重リング曲げ試験(ISO / DIS 1288-5:2007); ドイツ語版EN ISO 1288-5

DIN EN 1465

接着剤:剛体から剛体への接着アセンブリの引張ラップせん断強度の決定(ISO 4587:1979、改定)

EN 1464

接着剤:高強度接着ボンドの剥離抵抗の測定-フローティングローラー法(ISO 4578:1990、改定)。ドイツ語版EN 1464:1994(DIN EN 1464:1995-01)DIN 53289:1979-09の後継

EN 1288-3

構造物のガラス:ガラスの曲げ強度の決定-パート3:2点でサポートされる試験片(4点曲げ)(ISO / DIS 1288-3:2007); ドイツ語版EN ISO 1288-3:2007

IEC 61215 および EN 61215

zwickiLine mit Biegevorrichtung für Wafer-Prüfung

IEC 61215およびEN 61215は、PVモジュールで使用される材料の人工的な負荷に対して、潜在的な経年変化の影響に基づく、さまざまな認定試験について説明しています。以下が個別に説明されています:

 

  • UVを含んだ太陽光
  • 気候(寒さ、暑さ、湿度、気候の変化)
  • 機械的負荷(ひょう、風、吸引と圧力、雪)

 

目に見える大きな損傷が見られず、性能出力と絶縁特性が変化していないか、または試験開始時の位置と比較してごくわずかしか変化していない場合、材料は試験に合格したと見なされます。IEC 61215の試験証明書は、過去数年の間に結晶性PVモジュールの品質マークとして確立されており、現在、ほとんどの国内および国際的な機関によって要求されています。

厚膜モジュールの場合はIECまたはEN 61215、薄膜モジュールの場合はIECまたはEN 61646(結晶シリコン太陽電池モジュール-設計認定および型式承認)。

製造される太陽光モジュールは、世界中のほとんどすべての地理的領域と環境条件における屋外で最大25年間耐える必要があるため、IEC 61215試験は非常に厳密です。プロセス中に障害が発生しない場合、IECテストは合計で5か月以上かかります。この厳格な基準を満たすために、試験モジュールのバッチは、UV放射、高温および多湿への長時間の曝露を含む極端な温度、機械的負荷とねじれ、および雹と石の衝撃に対する耐性のテストを含む環境試験プロトコルに合格する必要があります。環境試験と並行して、モジュールは電気的性能、絶縁性について全体的に試験され、潜在的に重要なエリアや場所が特定されます。

EN 1288-2, 10月 2007年

構造物のガラス:ガラスの曲げ強度の決定-パート2:大きな試験表面積の平らな試験片での二重リング曲げ試験(ISO / DIS 1288-2:2007); ドイツ語版EN ISO 1288-2:2007

IEC 61646 および EN 61646

Stempeldruckversich an Sicherheitsglas nach DIN ISO 614 Form A und B

IEC 61646およびEN 61646は、薄膜に使用される材料の人工的な負荷に対して、潜在的な経年変化の影響に基づく、さまざまな認定試験について説明しています。以下が個別に説明されています:

  • UVを含んだ太陽光
  • 気候(寒さ、暑さ、湿度、気候の変化)
  • 機械的負荷(ひょう、風、吸引と圧力、雪)

目に見える大きな損傷が見られず、性能出力と絶縁特性が変化していないか、または試験開始時の位置と比較してごくわずかしか変化していない場合、材料は試験に合格したと見なされます。IEC 61646の試験証明書は、過去数年の間に結晶性PVモジュールの品質マークとして確立されており、現在、ほとんどの国内および国際的な機関によって要求されています。

試験ソリューションの例

破壊材料試験が太陽電池およびモジュール製造でどのように使用されるかを理解するために、各製造段階の管理における厚膜セル試験アプリケーションの例を紹介します。太陽光セルの主な原理に関するさらなるインフォメーションはこちらから:太陽光セルは、光に含まれる放射エネルギーを直接電気エネルギーに変換する電気部品です。原理別タイプ:

  • 厚膜太陽電池は、単結晶または多結晶シリコンでできています。効率が高い(20%以上)ため、中央ヨーロッパで広く使用されています。さらに、表面積単位あたりの効率が高いという特徴があります。たとえば、屋根面積約8平方メートルが1 Kwpの出力を作るために必要です。これらのモジュールの製造に必要な材料とエネルギーの量は比較的多いため、品質保証が不可欠です。
  • 薄い太陽電池は、基板や蒸着材料に関してさまざまなバリエーションで存在します:アモルファスまたは微結晶シリコン(a-Si、μ-Si)、ガリウムヒ素(GaAs)、テルル化カドミウム(CdTe)、または銅-インジウム (カリウム)-硫黄-セレン化合物(CIGS)。薄膜セルは、主に製造プロセスと使用される材料の膜厚が結晶シリコンウェーハに基づく太陽電池とは異なります。
  • 有機太陽光セル(半導体特性を持つプラスチック製)

使用されるテクノロジーが根本的に異なる設計のため、試験要件は太陽光セルのタイプによってかなり異なる場合があります。

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4-point flexure test

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

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