Испытание солнечных батарей

Огромные количества, длительный срок службы и слишком мало предписаний по испытаниям. Так выглядит текущее положение дел в фотогальванике. Однако для того, чтобы выжить на высококонкурентном рынке и добиться обещанных показателей эффективности и срока службы по самым низким ценам, необходимы испытания продукции. Чрезвычайное падение цен в последние годы можно преодолеть только за счет лучшего качества, более рентабельного производства и более высокой безопасности.
Image
Солнечная батарея ежедневно подвергается воздействию экстремальных условий окружающей среды. Дождь, град, гроза, а также большие температурные колебания не должны снижать функциональность. Снеговая нагрузка, лед, а также монтажные работы не должны наносить ущерб, и это при ожидаемом сроке службы до 40 лет. Это высокие требования как к электрическим, так и к механическим характеристикам. Однако как раз для механических требований к готовым изделиям отсутствуют какие-либо испытательные стандарты. Помимо отдельных внутренних договорных директив между поставщиками и производителями, не существует никакого стандартизированного контроля качества солнечных батарей. Эти отсутствующие стандарты и индивидуальные требования заказчиков нуждаются в индивидуальных испытательных приспособлениях и задачах. Для этого привлекают экспертов в сфере испытаний материалов.

Общие испытательные методики / стандарты

DIN ISO 614

Судостроение и производство морской техники; одинарные безопасные стекла для прямоугольных и круглых иллюминаторов; испытание на сжатие для неразрушающей проверки прочности (ISO 614:1989-09)

DIN EN 1288-5

Стекло в строительстве - определение прочности стекла при изгибе - ч.5: испытание образцов-плиток с малой испытательной поверхностью на изгиб с двумя кольцами (ISO/DIS 1288-5:2007); немецкое издание prEN ISO 1288-5

DIN EN 1465

Клеящие вещества - определение прочности клеевых соединений внахлест при растяжении со сдвигом (ISO 4587:1979, модифицирован); немецкое издание prEN 1465:2008

DIN EN 1464

Клеящие вещества - определение сопротивления отслаиванию у высокопрочных клеев - испытание на отслаивание с роликов (ISO 4578:1990, модифицирован); немецкое издание EN 1464:1994 (DIN EN 1464:1995-01), замена для: DIN 53289:1979-09

DIN EN 1288-3

Стекло в строительстве - определение прочности стекла при изгибе - ч.3: испытание образцов с двухсторонней опорой (метод четырех ножей), (ISO/DIS 1288-3:2007); немецкое издание prEN ISO 1288-2:2007

IEC 61215 / EN 61215

zwickiLine mit Biegevorrichtung für Wafer-Prüfung

В стандартах IEC 61215 / EN 61215 на основе возможных влияний старения описываются самые разные квалификационные испытания для искусственного нагружения материалов фотогальванических модулей. В частности, различаются следующие группы нагружений:

 

  • Солнечный свет (включая УФ-излучение)
  • Климат (холод, тепло, влажность, смена климата)
  • Механическое нагружение (град, подсос и давление ветра, снег)

 

Испытания считаются успешно пройденными, если после квалификационных тестов визуально не наблюдается существенных повреждений и эффективная мощность и изоляционные характеристики не изменились или изменились незначительно по сравнению с исходным состоянием. Сертификат соответствия стандарту IEC 61215 в прошедшие годы был утвержден как знак качества для кристаллических фотогальванических модулей. Между тем, такой сертификат требуется большинством разрешительных органов для национальных и международных мероприятий по стимулированию.

IEC / EN 61215 для толстопленочных и IEC / EN 61646 для тонкопленочных модулей (наземные фотогальванические модули с классификацией и допуском моделей кристаллических солнечных батарей)

Испытание по IEC 61215 является очень строгим, т.к. срок эксплуатации выпускаемых предприятием солнечных модулей практически на всех географических широтах и при любых условиях окружающей среды по всему миру под открытым небом должен составлять до 25 лет. Если во время процесса не возникает ошибок, то испытание IEC длится в целом более 5 месяцев. Для того, чтобы соответствовать строгим требованиям этого стандарта, модули должны выдержать прописанные в протоколе испытания на стойкость к окружающим условиям, включающие в себя воздействие УФ-излучения, экстремальных температур (в т.ч. длительного характера) и влажности, механического нагружения и скручивания, а также падения града и камней. Параллельно к испытаниям на стойкость к окружающим условиям модули также исследуются на электрическую эффективность, изоляцию и наличие возможных «критических» мест.

DIN EN 1288-2, октябрь 2007

Стекло в строительстве - определение прочности стекла при изгибе - ч.2: испытание образцов-плиток с большой испытательной поверхностью на изгиб с двумя кольцами (ISO/DIS 1288-3:2007); немецкое издание prEN ISO 1288-2:2007

IEC 61646 / EN 61646

Stempeldruckversich an Sicherheitsglas nach DIN ISO 614 Form A und B

В стандартах IEC 61646 / EN 61646 на основе возможных влияний старения описываются самые разные квалификационные испытания для искусственного нагружения материалов тонкопленочных модулей. В частности, различаются следующие группы нагружений:

  • Солнечный свет (включая УФ-излучение)
  • Климат (холод, тепло, влажность, смена климата)
  • Механическое нагружение (град, подсос и давление ветра, снег)

Испытания считаются успешно пройденными, если после квалификационных тестов визуально не наблюдается существенных повреждений и эффективная мощность и изоляционные характеристики не изменились или изменились незначительно по сравнению с исходным состоянием. Сертификат соответствия стандарту IEC 61646 в прошедшие годы был утвержден как знак качества для кристаллических фотогальванических модулей. Между тем, такой сертификат требуется большинством разрешительных органов для национальных и международных мероприятий по стимулированию.

Примеры испытательных решений

Для того, чтобы получить представление о применении разрушающих испытаний материалов при изготовлении солнечных батарей и модулей, здесь представлены испытательные решения на примере производственного контроля на отдельных этапах производства тонкопленочных элементов. Более подробно об основных типах солнечных батарей через „Expand“: (из AI и специальной статьи) солнечные или фотогальванические батареи представляют собой электрические компоненты, преобразующие содержащуюся в свете энергию излучения непосредственно в электрическую энергию. Основные типы:

  • Толстопленочные солнечные батареи, изготовленные из монокристаллического или поликристаллического кремния. Широко распространены в Центральной Европе, т.к. отличаются высокой степенью эффективности (более 20%). Кроме того, их отличает высокий коэффициент использования поверхности. Так, например, для 1 кВт/пик требуется 8 кв.м площади крыши. Затраты материала и энергии при изготовлении этих модулей относительно высоки, поэтому постоянная гарантия качества незаменима.
  • Тонкопленочные солнечные батареи, существуют в различных вариациях, в зависимости от основания и напыленных материалов: аморфный или микрокристаллический кремний (a-Si, μ-Si), арсенид галлия (GaAs), теллурид кадмия (CdTe) или соединения меди-индия-(галлия)-серы-селена (CIGS). Тонкопленочные элементы отличаются от базирующихся на кристаллических кремниевых пластинах солнечных батарей, прежде всего, методикой производства и толщиной слоев используемых материалов.
  • Органические солнечные батареи (из пластмасс со свойствами полупроводников)

Различные технологии изготовления и, вследствие этого, частично иная структура типов солнечных батарей генерируют разные испытательные задачи, в зависимости от технологии.

1:22

4-point flexure test

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

Подходящее оборудование(3)

вверх