Ispitivanje solarnih ćelija
Izuzetno velike količine, dug životni vek i vrlo malo ili nikakve smernice za ispitivanje – to je trenutna situacija u industriji fotonaponskih sistema. Ispitivanje je neophodno za kompanije koje žele da ostanu igrači na ovom žestoko konkurentnom tržištu i da postignu obećane podatke o performansama i životni vek, nudeći pritom najniže cene. Solarne ćelije mogu preživeti ogroman pad cena poslednjih godina samo uz poboljšani kvalitet, isplativu proizvodnju i bolju bezbednost.
Izazov
Solarne ćelije su svakodnevno izložene ekstremnim uslovima okoline. Kiša, grad, oluje i velike fluktuacije temperature ne bi trebalo da umanje funkcionalnost proizvoda. Moraju biti u stanju da izdrže težinu snega, leda i instalacije kako bi se postigao željeni vek trajanja od 40 godina bez oštećenja. Ova očekivanja su visoka i za električne i za mehaničke karakteristike. Međutim, standardi ispitivanja za mehaničke zahteve za komponente ne postoje. Osim internih odredbi o pojedinačnim ugovorima između dobavljača i proizvođača, ne postoje standardizovane smernice za obezbeđivanje kvaliteta solarnih ćelija. Nedostatak standarda i individualnih potreba kupaca znači da je potrebna prilagođena oprema za ispitivanje i ispitivanja. Tu dolaze do izražaja stručnjaci za ispitivanje materijala.
Primeri rešenja za ispitivanje
Da bi se razumelo kako se destruktivno ispitivanje materijala koristi u proizvodnji solarnih ćelija i modula, predstavljeni su primeri kontrole proizvodnje za pojedinačne faze proizvodnje i primene ispitivanja debeloslojnih ćelija.
Solarne ćelije ili fotonaponske ćelije su električne komponente koje direktno pretvaraju energiju zračenja sadržanu u svetlosti u električnu energiju.
Glavni tipovi:
- Debeloslojne solarne ćelije se prave od monokristalnog ili polikristalnog silicijuma. Široko se koriste u Centralnoj Evropi zbog svoje visoke efikasnosti (preko 20%). Pored toga, karakteriše ih visok stepen efikasnosti po jedinici površine. Na primer, potrebno je približno 8 kvadratnih metara površine krova da bi se proizvela snaga od 1 kWp. Količina materijala i energije potrebne za proizvodnju ovih modula je relativno velika, stoga je osiguranje kvaliteta neophodno.
- Tanke solarne ćelije postoje u brojnim varijacijama u pogledu podloge i materijala nanesenih parom: amorfni ili mikrokristalni silicijum (a-Si, m-Si), galijum arsenid (GaAs), kadmijum telurid (CdTe) ili jedinjenja bakra-indijum-(kalijum)-sumpor-selena (CIGS). Tankoslojne ćelije se razlikuju od solarnih ćelija zasnovanih na kristalnim silicijumskim pločicama prvenstveno po svom proizvodnom procesu i debljini filma korišćenih materijala.
- Organske solarne ćelije (napravljene od plastike sa poluprovodničkim svojstvima)
Zahtevi za ispitivanje mogu se značajno razlikovati u zavisnosti od tipa solarne ćelije, jer različite tehnologije koje se koriste mogu u nekim slučajevima dovesti do fundamentalno različitih dizajna.
Ispitivanje ljuštenja na Tedlar foliji
Plastični EVA (etilen vinil acetat) ili filmovi od livene smole su laminirani sa obe strane kako bi se stvorila vodootporna zaštita od korozije, dok Tedlar® film ili staklena ploča na poleđini pružaju dodatnu zaštitu modulu. Čvrstoća veza se ispituje pomoću ispitivanja ljuštenja pod uglom od 90°, u kojem se Tedlar® folija steže u vijačne čeljusti i povlači sa staklene ploče. Mašina za ispitivanje sa jednom kolonom je pogodna za ovo ispitivanje jer omogućava ispitivanje staklenih ploča različitih veličina bez poteškoća. Ovo ispitivanje se sprovodi tokom proizvodnje kako bi se proverilo da li su parametri mašine pravilno podešeni. Takođe se koristi prilikom kontrole ulaska robe i tokom rekvalifikacionih ispitivanja nakon isteka roka upotrebe. Da bi ispunila standarde, Tedlar® folija mora da izdrži sile ljuštenja do 250 N.
Ispitivanje izvlačenja između razvodne kutije i spojnog kabla
Za završeni modul se preporučuju različita bezbednosna ispitivanja, uključujući ispitivanje čvrstoće strukture okvira, određivanje sila utiskivanja i izvlačenja ugaonih nosača, ispitivanje izvlačenja električnih spojeva i ispitivanja zatezanja, sabijanjem i savijanja na sistemu za montažu modula. Ispitivanja izvlačenja kabla na razvodnoj kutiji mogu se izvršiti pomoću mašine za ispitivanje sa 2 kolone iz Zwick-ove Allround serije. Razvodna kutija se drži u posebnim držačima uzoraka, dok se priključni kabl drži u vijačnim čeljustima i izvlači iz kutije silom do 5 kN.
Ispitivanje probijanja na kaljenom sigurnosnom staklu prema ISO 614 obliku A i B
U ispitivanju probijanja, staklena ploča dimenzija 25x25 mm se postavlja u komplet za ispitivanje savijanja sa dva prstena (koji se sastoji od oslonca, prstena za opterećenje i graničnih klinova za fiksiranje uzorka). Zatim se koristi matrica za opterećenje uzorka do lomljenja. Metalni kontejner sprečava ulazak komadića stakla u pogon mašine. Ovo ispitivanje se sprovodi prema standardu korišćenjem mašine za ispitivanje sa 2 kolone sa maksimalnom silom od 50 kN.
ProLine sa ispitivanjem savijanja u 4 tačke na konstrukcionom staklu prema EN 1288-3
- Za ispitivanje bezbednosti korišćene staklene ploče može se koristiti ili statičko ispitivanje probijanja prema EN 1288-5 ili ispitivanje savijanja u 4 tačke prema EN 1288-3.
- Za oba ispitivanja koristi se ZwickRoell AllroundLine mašina za ispitivanje, što zahteva ugradnju sigurnosnih uređaja kako bi se sprečila oštećenja ili povrede usled letećih krhotina stakla.
- Ovaj sistem za ispitivanje je specijalno sastavljen za upotrebu u određivanju čvrstoće na savijanje ravnog stakla u skladu sa EN 1288-3 i ispunjava sve zahteve standarda. Svi nakovnji i valjci za savijanje mogu se slobodno okretati i odgovaraju potrebnim dimenzijama i razmacima.
