Переход к содержанию страницы

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.

Требования

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

Общие испытательные методики / стандарты

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

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

zwickiLine с приспособлением для испытаний плат на изгиб

IEC 61215 / EN 61215

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
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 и IEC/EN 61646

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

Испытание небьющегося стекла на сжатие с помощью пуансона по DIN ISO 614, форма A и B

IEC 61646 / EN 61646

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.

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.

Испытание пленки Tedlar на отслаивание

Полимерные слои из ЭВА (этиленвинилацетат) или литьевой смолы ламинируются с обеих сторон и образуют водонепроницаемую антикоррозионную защиту. Пленка Tedlar® или стеклянная плитка на тыльной стороне модуля является дополнительной защитой. С помощью испытания на отслаивание под углом 90° проверяется прочность этих соединений. При этом пленка Tedlar® зажимается в винтовом захвате и отрывается от стеклянной плитки. Для этого испытания опять же подходит одноколонная машина, т.к. в ней можно без проблем испытывать стеклянные плитки различных размеров. С одной стороны, это испытание проводится в течение производственного процесса для проверки настройки параметров машины. С другой стороны, это испытание применяется как для контроля поступления товаров, так и для повторной квалификации товара по прошествии минимального срока хранения. Для того, чтобы соответствовать стандартам, пленка Tedlar® должна выдерживать усилие отрыва до 250 Н.

Испытание на выдергивание соединительного кабеля из розетки

Для готовых модулей рекомендованы различные проверки надежности (например, испытание рамочной структуры на прочность, определение усилия запрессовки и извлечения угловых соединителей, испытание электрических разъемов на вытягивание, а также испытания монтажных систем для крепления модуля на растяжение, сжатие и изгиб). Испытания на выдергивание провода из клеммной коробки можно проводить с помощью двухколонной испытательной машины модельного ряда AllroundLine. Клеммная коробка удерживается в специальном захвате. Соединительный кабель зажимается в винтовом захвате и выдергивается из клеммной коробки с усилием до 5 кН.

Испытание небьющегося стекла на сжатие с помощью пуансона по DIN ISO 614, форма A и B

При испытании на сжатие с помощью пуансона стеклянная плитка размерами 25 x 25 мм укладывается на гибочное приспособление с двумя кольцами, которое состоит из опорного кольца, нагружающего кольца, а также ограничительных штифтов для фиксации образца. Затем пуансон нагружает образец до разрушения. Металлический контейнер предотвращает попадание осколков стекла в привод машины. Это испытание обычно проводится с помощью двухколонной машины с Fmax 50 кН.

Машина ProLine для испытаний строительного стекла на 4-точечный изгиб по EN 1288-3

  • Для проверки надежности используемых стеклянных плиток можно применять как статическое испытание на сжатие с помощью пуансона согласно EN 1288-5, так и испытание на 4-точечный изгиб по EN 1288-3.
  • Для обоих испытаний используется машина AllroundLine фирмы ZwickRoell. При проведении обоих испытаний необходимо установить на машину предохранительное оборудование для предотвращения неконтролируемого вылета стеклянных осколков.
  • Данная испытательная система специально составлена для определения изгибной прочности плоского стекла в сфере строительства по EN 1288-3, она выполняет все требования стандарта. Все опорные и гибочные ролики свободно вращаются и обладают необходимыми размерами и зазорами.

Приспособление для испытаний плат на 4-точечный изгиб

  • Приспособление для испытаний плат / одиночных кристаллов ИС или подобных изделий на 4-точечный изгиб.
  • Включает в себя 2 гибочные балки с переставляемыми нажимными пуансонами (по 2 на балку), можно использовать с датчиком силы с Fmax 10 Н.

Испытание на 4-точечный изгиб

Испытание солнечных батарей на 4-точечный изгиб, отрасль «гелиоиндустрия», zwickiLine

Подходящее оборудование

Для любого Вашего пожелания мы ищем и находим оптимальное решение.

Свяжитесь с нашими отраслевыми экспертами напрямую.

Мы с удовольствием Вас проконсультируем!

 

Связаться сейчас

Top