Ga naar de inhoud van de pagina

Testen van zonnecellen

Astronomische aantallen, lange levensverwachting en weinig tot geen testrichtlijnen - dit is de huidige situatie in de sector van de zonnepanelen. Testen is essentieel voor bedrijven die willen overleven in deze harde competitieve markt, en de beloofde prestaties en levensduur willen waarmaken tegen de laagste prijzen. De enorme prijsval over de laatste jaren kan enkel doorstaan worden door betere kwaliteit, goedkope productie en hoge zekerheid.

Uitdaging

Een zonnecel wordt dagelijks blootgesteld aan extreme omstandigheden. Regen, hagel, storm maar ook grote temperatuurvariaties mogen de functionaliteit niet beïnvloeden. Sneeuwbelasting, ijs en montagewerkzaamheden moeten schadevrij doorstaan worden gedurende een verwachte levensduur tot 40 jaar. Dat zijn strenge eisen, zowel aan de elektrische als aan de mechanische eigenschappen. Maar net voor de mechanische eigenschappen bestaan geen testnormen. Afgezien van interne contractuele richtlijnen tussen leveranciers en fabrikanten, is er geen gestandaardiseerde kwaliteitscontrole voor zonnecellen. Deze ontbrekende normen en individuele klantenafspraken vereisen testoplossingen en toepassingen op maat. Hier zijn experten in materiaaltests nodig.

Testmethoden / normen algemeen

Testmethoden / normen algemeen

ISO 614
EN 1288-5
DIN EN 1465
DIN EN 1464
EN 1288-3
IEC 61215 en EN 61215
IEC/EN 61215 en IEC/EN 61646
DIN EN 1288-2, oktober 2007
IEC 61646 en EN 61646

ISO 614

Schepen en maritieme technieken: Gehard veiligheidsglas voor glasplaten voor rechthoekige ramen en patrijspoorten - Niet-destructieve ponsbeproeving voor bepaling van de sterkte (ISO 614:1989-09)

EN 1288-5

Glas in gebouwen, Bepaling van de buigtreksterkte van glas - Deel 5: Coaxiale-dubbele-ringproef op vlakke proefstukken met klein beproevingsoppervlak (ISO/DIS 1288-5:2007); Duitse versie EN ISO 1288-5

DIN EN 1465

Lijmen: Bepaling van de trekschuifsterkte van lijmverbindingen (ISO 4587:1979, aangepast)

DIN EN 1464

Lijmen: Bepaling van de weerstand tegen pellen van lijmverbindingen met hoge sterkte - Drijvende-rollenmethode (ISO 4578:1990, aangepast). Duitse versie EN 1464:1994 (DIN EN 1464:1995-01) vervangt DIN 53289:1979-09

EN 1288-3

Glas in gebouwen, Bepaling van de buigtreksterkte van glas - Deel 3: Beproeving met tweezijdig opgelegde proefstukken (vierpuntsbuigproef) (ISO/DIS 1288-3:2007); Duitse versie EN ISO 1288-3:2007

zwickiLine met buigtestkit voor het testen van wafers

IEC 61215 en EN 61215

IEC 61215 en EN 61215 beschrijven een breed gamma kwalificatietests gebaseerd op verouderingsinvloeden voor artificiële belasting van materialen gebruikt in PV-modules. Er wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende individuele groepen:

Zonlicht, inclusief UV
Klimaat (koude, warmte, vochtigheid, klimaatverandering)
Mechanische belasting (hagel, winddruk en aanzuiging, sneeuw)

De materialen voldoen wanneer na de kwalificatietests geen belangrijke visuele schade te zien is en de prestaties en isolerende eigenschappen niet veranderd zijn ten opzichte van de begintoestand. Het testcertificaat volgens IEC 61215 heeft zich in de voorbije jaren als kwaliteitslabel voor kristallijne PV-modules gevestigd. Intussen wordt een dergelijk certificaat vereist door de meeste toelatingscentra voor nationale en internationale procedures.

IEC/EN 61215 en IEC/EN 61646

IEC of EN 61215 voor diklagige en IEC of EN 61646 voor dunlagige modules (terrestriële fotovoltaïsche modules met kristallijne zonnecellen - bouwwijze en toelating)

De test volgens IEC 61215 is zeer streng, aangezien de zonnecellen van een fabrikant op bijna elke breedtegraad en overal ter wereld buiten tot 25 jaar stand moeten houden. Voor zover tijdens de methode geen fouten optreden, duurt de IEC test in totaal meer dan 5 maanden. Om aan deze strenge norm te kunnen voldoen, moet een testset van modules een omgevingstest doorstaan waarbij UV-straling, extreme temperaturen waaronder een verlengde blootstelling aan hoge temperatuur en vochtigheid, mechanische belastingen en windbelasting uitgeoefend worden, en de weerstand tegen hagel en steenslag getest wordt. Parallel aan de omgevingstest worden de modules samen getest op hun elektrische prestatie, isolatie en onderzocht op eventuele zwakke zones.

DIN EN 1288-2, oktober 2007

Glas in gebouwen, Bepaling van de buigtreksterkte van glas - Deel 2: Coaxiale-dubbele-ringproef op vlakke proefstukken met groot beproevingsoppervlak (ISO/DIS 1288-2:2007); Duitse versie EN ISO 1288-2:2007

Stempeldruktest op gehard veiligheidsglas volgens ISO 614 vorm A en B

IEC 61646 en EN 61646

IEC 61646 en EN 61646 beschrijven een breed gamma kwalificatietests gebaseerd op verouderingsinvloeden voor artificiële belasting van materialen gebruikt in dunne filmmodules. Er wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende individuele groepen:

  • Zonlicht, inclusief UV
  • Klimaat (koude, warmte, vochtigheid, klimaatverandering)
  • Mechanische belasting (hagel, winddruk en aanzuiging, sneeuw)

De materialen voldoen wanneer na de kwalificatietests geen belangrijke visuele schade te zien is en de prestaties en isolerende eigenschappen niet veranderd zijn ten opzichte van de begintoestand. Het testcertificaat volgens IEC 61646 heeft zich in de voorbije jaren als kwaliteitslabel voor kristallijne PV-modules gevestigd. Intussen wordt een dergelijk certificaat vereist door de meeste toelatingscentra voor nationale en internationale procedures.

Voorbeelden van testoplossingen

Om een idee te krijgen over de inzet van destructieve materiaaltests bij de productie van zonnecellen en modules, worden hier voorbeelden getoond van testmethoden uit de individuele stappen in de productie van dikke filmcellen.

Zonnecellen of fotovoltaïsche cellen zijn elektrische onderdelen die de in licht aanwezige stralingsenergie direct in elektrische energie omzetten.
De belangrijkste bouwvormen:

  • Dikke filmzonnecellen bestaan uit monokristallijn of polykristallijn silicium. Ze worden vaak gebruikt in centraal-Europa door hun hoge efficiëntie (hoger dan 20%). Daarnaast onderscheiden ze zich door een hoge efficiëntie per oppervlakte-eenheid. Zo is bijvoorbeeld voor 1 kWp ca. 8 m² dakoppervlakte nodig. Het materiaal- en energieverbruik bij de fabricage van deze modules is relatief hoog, waardoor een consequente kwaliteitscontrole nodig is.
  • Dunne filmzonnecellen bestaan in verschillende varianten, afhankelijk van het substraat en het opgedampte materiaal: amorf of microkristallijn silicium (a-Si, µ-Si), Gallium-Arsenide (GaAs), Cadmium-Telluride (CdTe) of Koper-Indium-(Gallium)-Zwavel-Selenium verbindingen (CIGS). Dunne filmcellen onderscheiden zich van de kristallijne op siliciumwafers gebaseerde zonnecellen door hun productiemethode en de laagdikten van de gebruikte materialen.
  • Organische zonnecellen (uit kunststof met halfgeleidereigenschappen)

Omwille van de verschillende technologieën en de daardoor deels andere opbouw van de zonnecellentypes, zijn naargelang de zonneceltechnologie verschillende tests nodig.

Afpeltest op Tedlar film

Kunststoflagen uit EVA (Ethyleen Vinyl Acetaat) of giethars worden aan twee zijden gelamineerd en vormen een waterdichte corrosiebescherming. Een Tedlar® film of glazen plaat aan de achterkant zorgt voor een bijkomende bescherming van de module. Met de 90° afpeltest wordt de sterkte van deze verbindingen getest. Hierbij wordt de Tedlar® film in een schroefklem gespannen en van de glasplaat getrokken. Voor deze test is een enkelkoloms testmachine best geschikt, omdat zo probleemloos glasplaten van verschillende grootten getest kunnen worden. Deze test wordt uitgevoerd tijdens de productie ter controle van de machineparameters. Anderzijds wordt deze methode gebruikt als inkomende kwaliteitscontrole en tijdens kwalificatietests na de vervaldatum. Om te voldoen aan de normen, moet de Tedlar® film afpelkrachten tot 250 N uithouden.

Uittrektest tussen aansluitbox en aansluitkabel

Voor kant-en-klare modules zijn verschillende veiligheidstests aan te raden, zoals sterktebepaling van het frame, bepaling van de indruk- en uittrekkrachten van de hoekverbinders, uittrektests van de elektrische aansluitingen of trek-, druk- of buigtests op montagesystemen voor de bevestiging van modules. Kabeluittrektests op de aansluitdozen kunnen uitgevoerd worden met behulp van een tweekoloms Zwick AllroundLine testmachine. De aansluitbox wordt vastgehouden met behulp van een speciale klem. De verbindingskabel wordt in een schroefklem gespannen en met krachten tot 5 kN uit de box getrokken.

Stempeldruktest op gehard veiligheidsglas volgens ISO 614 vorm A en B

Bij de doorsteektest wordt een glasplaat van 25x25 mm in een dubbele ringopstelling (bestaande uit een steun, belastingsring en aanslagen voor vastmaken van het sample). Vervolgens wordt het sample belast tot breuk. De metalen container verhindert dat glassplinters in de aandrijving terechtkomen. Deze test wordt normaal gezien uitgevoerd met behulp van een 2-koloms testmachine met een maximale kracht van 50 kN.

ProLine met 4-punts buigtest voor bouwkundig glas volgens EN 1288-3

  • Om de veiligheid van de gebruikte glasplaat te testen, kan ofwel een statische doorsteektest volgens EN 1288-5 of een 4-punts buigtest volgens EN 1288-3 gebruikt worden.
  • Voor beide tests wordt een ZwickRoell AllroundLine testmachine gebruikt, aangezien een ingebouwde veiligheidsvoorziening nodig is om schade of verwondingen te vermijden ten gevolge van rondvliegende glassplinters.
  • Het testsysteem werd speciaal gebouwd voor het testen van vlak glas volgens EN 1288-3 en voldoet aan alle eisen uit de norm. Alle opleggingen en buigvinnen kunnen vrij roteren en hebben de juiste afmetingen en afstanden.

4-punts buigkit voor wafers

  • 4-punts buigtest voor het testen van wafers/enkelvoudige chips of gelijkaardige componenten.
  • Deze bevat 2 buigarmen met elk 2 instelbare drukstempels, en kan gebruikt worden met een krachtcel met Fmax 10 N.

4-punts buigtest

4-punts buigtest op zonnecellen, solarindustrie, zwickiLine

Passende producten

Wij zoeken en vinden de optimale testoplossing voor al uw vereisten.

Contacteer onze industrie-experts.

Wij kijken er naar uit u te adviseren.

 

Contacteer ons

Top