Font: incompliancemag
La indústria fotovoltaica (PV) ha experimentat una transformació increïblement ràpida després de l'any 2000 com a resultat de nous avenços tecnològics, des del nivell del material fins a la fabricació de mòduls a gran escala.
Amb la indústria del sector fotovoltaic que creixerà de forma coherent en els propers anys, dues principals qüestions criden l’atenció dels operadors del mercat:
1. Què constitueix un mòdul de "bona qualitat"?
2. Quina de “fiable” serà al camp?
Tots dos, de moment, continuen sense respondre de forma integral.
Les normes PV de rendiment descrites en aquest article, a saber, IEC 61215 (Ed. 2 - 2005) i IEC 61646
(Ed.2 - 2008), estableix seqüències de prova específiques, condicions i requisits per a la qualificació de disseny d’un mòdul fotovoltaic.
Es considera que la qualificació de disseny representa la capacitat de rendiment del mòdul fotovoltaic amb exposició prolongada a climes estàndard (definida a la norma IEC 60721-2-1). A més, hi ha diverses altres normes (IEC 61730-1, IEC 61730-2
i UL1703) que aborden les qualificacions de seguretat d’un mòdul, però aquest àmbit s’abordarà en un futur article.
En el camp de la certificació, la qualificació del disseny es basa en proves tipus segons IEC, EN o altres estàndards nacionals.
Val la pena assenyalar la inadequació de termes com ara "certificació IEC" o "certificat IEC", així com la publicitat que utilitza el logotip IEC en lloc del logotip de l'organisme de certificació que va publicar la certificació. L’IEC no és un organisme de certificació; és l’acrònim de International Electrotechnical Committee, una organització internacional de normalització.
Quan les proves de tipus es combinen amb inspeccions periòdiques de fàbrica per part d’un organisme de certificació, això constitueix la base dels certificats emesos per aquest organisme de certificació (portant així la seva marca / logotip particular).
Això pot constituir, fins a cert punt, un criteri estàndard per a la “qualitat bàsica”. No obstant això, el terme "qualitat" és massa genèric i sovint mal utilitzat si només es basa en la conformitat de l'IEC.
Una altra faceta sensible de la "qualitat" és la "fiabilitat" del mòdul: una preocupació important per als contractistes i inversors fotovoltaics.
La fiabilitat no està definida ni coberta pels estàndards IEC existents. La manca d’estàndards de fiabilitat es deu parcialment al fet que, fins ara, no hi ha prou dades estadístiques recopilades dels camps fotovoltaics (fins i tot les instal·lacions fotogràfiques “més antigues” encara han d’assolir la vida útil dels 20/25 anys segons la garantia) .
Però tant IEC 61215 com IEC 61646 afirmen clarament que la fiabilitat no s’hi adreça, per tant, la qualificació de disseny d’aquests estàndards no implica la fiabilitat del mòdul fotovoltaic. Per tant, experts de fabricants, cases de proves i organismes de normalització es reuneixen en un esforç per elaborar les bases per a un estàndard de fiabilitat fotovoltaica. S'espera un primer esborrany, potser algun cop en un futur proper.
La garantia també és un tema digne d'esmentar. És una pràctica habitual al mercat vendre i comprar mòduls fotovoltaics coberts amb una garantia de 20 anys. La garantia suposa un funcionament segur (sense risc elèctric, tèrmic, mecànic i d’incendi) i un nivell de rendiment acceptable, és a dir, una degradació limitada de la producció d’energia (la majoria declara una pèrdua de Pmax al 1% a l’any).
Després d’aclarir l’abast general d’aplicació i les limitacions pel que fa a la qualitat de la CEI 61215/61646, a continuació es proporciona una descripció general de les proves, destacant les de major importància per als mòduls fotovoltaics de silici cristal·lí (c-Si) i pel·lícula fina. Si bé l’IEC 61215 s’ha dissenyat a partir d’un coneixement sòlid de les principals tecnologies existents de silici cristal·lí, l’IEC 61646 es basava principalment en la tecnologia del silici amorfós (a-Si). Per tant, tecnologies relativament noves, com CIGS, CdTe, etc., que presenten un comportament i una sensibilitat particulars a l’exposició a la llum i als efectes tèrmics, requereixen una atenció i consideracions particulars durant la prova.
Les diferències entre els dos estàndards s’indicaran en un text en cursiva.
Les dues normes exigeixen que les mostres per a les proves es prenguin a l'atzar d'un lot de producció d'acord amb la norma IEC 60410.
Els mòduls s’han de fabricar a partir de materials i components especificats i s’han de sotmetre a processos d’assegurament de la qualitat del fabricant. Totes les mostres han d’estar completes en tots els detalls i s’han de proporcionar amb les instruccions de muntatge / instal·lació del fabricant.
La figura 1 descriu la naturalesa de les proves.
L'enfocament general de les dues normes es pot resumir en:
Definiu “majors defectes visuals.”
Definiu “passar / fallar”Criteris.
Ferproves inicialsa totes les mostres.
Mostres de grupsotmetreseqüències de prova.
Ferpost proves després de proves individuals, iseqüències de prova(IEC 61215).
Feu proves posteriors després de proves individuals, iremull de llum final després de seqüències de prova(IEC 61646).
Busqueu "defectes visuals importants”Icomprovar "passar / fallar"criteris.
figura 1
Diferents mostres passen per diferents seqüències de prova en paral·lel, tal com s’indica a les figures 2 i 3.
Figura 2: Seqüència de prova de qualificació (IEC 61215)
Figura 3: Seqüència de prova (IEC 61646)
Cinc “defectes visuals importants” es defineixen a l’IEC 61215, mentre que n’hi ha sis a l’IEC 61646(en cursiva es mostren les diferències en la norma IEC 61646):
a) superfícies externes trencades, esquerdades o trencades, inclosos superestrats, substrats, marcs i caixes de juntes;
b) superfícies externes doblades o malalineades, incloent superestrats, substrats, marcs i caixes de juntes en la mesura que es veuria deteriorat la instal·lació i / o el funcionament del mòdul;
c) una esquerda en una cel·la, la propagació de la qual podria eliminar més del 10% de la superfície de la cèl·lula del circuit elèctric del mòdul;
c) buits o corrosió visible de qualsevol de les capes de pel·lícula prima del circuit actiu del mòdul, que s’estén per sobre del 10% de qualsevol cel·la; (IEC 61646)
d) bombolles o desaminacions que formin un recorregut continu entre qualsevol part del circuit elèctric i la vora del mòdul;
e) pèrdua d'integritat mecànica, en la mesura que es veuria deteriorat la instal·lació i / o el funcionament del mòdul;
f) Les marques del mòdul (etiqueta) ja no s'adjunten o la informació és il·legible. (IEC 61646)
Juntament amb 6 criteris operatius "passar / fallar":
a) la degradació de la potència màxima de sortida no superi el límit prescrit després de cada prova ni el 8% després de cada seqüència de prova;
a) després del remull final, la potència màxima de sortida a STC no és inferior al 90% del valor mínim especificat pel fabricant. (IEC 61646)
b) cap mostra no ha exposat cap circuit obert durant les proves;
c) no hi ha proves visuals de defectes majors;
d) després de les proves es compleixen els requisits d'assaig d'aïllament;
e) els requisits de prova del corrent de fuita humida es compleixen al començament i al final de cada seqüència i després de la prova de calor humida;
f) Es compleixen els requisits específics de les proves individuals.
Si dos o més mostres fracassen algun d'aquests criteris de prova, es considera que el disseny no aconsegueix la qualificació. Si una mostra falla qualsevol prova, dues altres mostres hauran de sotmetre la totalitat de la seqüència de proves pertinent des del començament. Si una o aquestes dues mostres noves també no, es considera que el disseny incompleix els requisits de qualificació. Si ambdues mostres passen la seqüència de prova, es considera que el disseny compleix els requisits de qualificació.
Nota:Alguns errors, encara que en una única mostra, poden ser un indicador de greus problemes de disseny que requereixen una anàlisi de fallades i una revisió del disseny per evitar rendiments del camp (problema de fiabilitat). En aquests casos, el laboratori hauria d’aturar la seqüència de proves i convidar el fabricant a realitzar una anàlisi detallada de falles, identificar la causa arrel i posar en marxa les accions correctores necessàries abans d’enviar les mostres modificades per a la prova de nou.
Val la pena comentar la diferència entre l’article a) entre l’IEC 61215 i l’IEC 61646 sobre la degradació de Pmax.
A la CEI 61215, la degradació de Pmax no serà superior al 5% de la Pmax inicial mesurada al començament de cada prova i no superior al 8% després de cada seqüència de prova.
A la IEC 61646 hi ha dos elements crucials:
1. Definició de Pmax mínima (derivada de la Pmax ± t (%) marcada a l’etiqueta de qualificació, on t (%) indica la tolerància de producció).
2. Totes les mostres han de sofrir lleugerament i han de mostrar una Pmax final ≥ 0,9 x (Pmax - t (%)).
És a dir, l’IEC 61646 abandona el criteri de degradació de Pmax després de les proves úniques (-5%) i les seqüències de prova (-8%) utilitzades a l’IEC 61215 i, en canvi, es basa en comprovar la degradació de Pmax en referència a la potència posterior totes les proves s’han completat i les mostres s’han xopat a la llum.
Una altra diferència és que l’IEC 61215 requereix que totes les mostres estiguin “precondicionades” exposant-les (circuit obert) a un total de 5,5 kWh / m.2.
A la norma IEC 61646 no hi ha cap requisit amb l'objectiu d'evitar els efectes específics que el precondicionament pot tenir sobre diferents tecnologies de pel·lícula fina. Algunes tecnologies de pel·lícula fina són més sensibles a la degradació induïda per la llum, mentre que d’altres són més sensibles als efectes de calor foscos. Per tant, les proves inicials posteriors serien un enfocament inhomogeni per avaluar els canvis mitjançant les seqüències de la prova. En canvi, la norma IEC 61646 demana que es prengui llum final sobre totes les mostres després de les seqüències ambientals i per a la mostra de control, i es mesura la Pmax final per jutjar si la degradació és acceptable en referència al valor mínim nominal de Pmax.
A continuació, es fa una breu descripció de les proves.(Les diferències en la norma IEC 61646 s'assenyalen en cursiva.)
Inspecció visual: sol ser una comprovació diagnòstica.
El propòsit és detectar qualsevol dels “defectes visuals majors” definits anteriorment revisant el mòdul en una zona ben il·luminada (1000 lux).
Es repeteix diverses vegades al llarg de totes les seqüències de prova i es realitza més que qualsevol altra prova.
Potència màxima (Pmax): normalment és un paràmetre de rendiment.
També es realitza diverses vegades abans i després de les diverses proves ambientals. Es pot realitzar amb un simulador de sol o a l’aire lliure.
Tot i que la norma dóna la possibilitat de realitzar la prova per a un rang de temperatures cel·lulars (25 ° C a 50 ° C) i nivells d’irradiació (700 W / m2 a 1.100 W / m2), és habitual practicar-ho entre els laboratoris fotovoltaics. a les anomenades Condicions de Test Estàndard (STC). Per definició, la STC correspon a: 1000 W / m2, temperatura cel·lular de 25 ° C, amb una irradiància espectral solar de referència anomenada massa d'aire 1.5 (AM1.5), tal com es defineix a la norma IEC 60904-3.
La majoria de laboratoris utilitzen proves d’interior amb simuladors solars amb un espectre el més proper possible a l’AM1.5. Les característiques i desviacions del simulador solar respecte a la norma AM1.5 es poden classificar segons la norma IEC 60904-9. Molts proveïdors de simuladors solars ofereixen sistemes classificats amb la màxima qualificació possible: AAA, on la primera lletra indica la qualitat de l’espectre, la segona lletra; la uniformitat de la irradiació a la zona de prova i la tercera lletra; l’estabilitat temporal de la irradiància. La classificació dels simuladors solars es pot trobar a l’IEC 60904-9: 2007.
Nota:Les autodeclaracions dels proveïdors no constitueixen necessàriament proves de la traçabilitat de la mesura a la web
Escala fotovoltaica mundial.
És essencial una mesura correcta i traçable de Pmax a l’escala fotovoltaica mundial. No només és un dels criteris pass / falla, sinó que els valors mesurats també els poden fer servir els usuaris finals com a indicador de rendiment per a les avaluacions de rendiment de potència.
Ambdues normes estableixen diversos requisits de precisió per a la mesura de temperatura, tensió, corrent i irradiància.
És important tenir en compte que la repetibilitat necessària per a la mesura de la potència de la norma IEC 61215 és de només un ± 1%.
No es menciona aquest requisit a la IEC 61646, probablement a causa dels coneguts problemes de “inestabilitat” i “repetibilitat” de les diferents tecnologies de pel·lícula fina. En canvi, la CEI 61646 té una recomanació general:
"S’ha de fer tot el possible per garantir que les mesures de potència màxima es realitzin en condicions de funcionament similars, és a dir, minimitzar la magnitud de la correcció fent totes les mesures de potència punta en un mòdul concret a aproximadament la mateixa temperatura i radiació."
Un altre factor important que contribueix a la precisió del mesurament de Pmax, especialment per a pel·lícules primes, és el desajust espectral entre les cèl·lules de referència utilitzades pel laboratori i la tecnologia específica a prova.
Resistència aïllant: és una prova de seguretat elèctrica.
El propòsit és determinar si un mòdul té un aïllament elèctric suficient entre les seves parts portadores de corrent i el bastidor (o el món exterior). Un testador de força dielèctrica s'utilitza per aplicar una font de tensió de corrent continu de fins a 1000 V més el doble de la tensió màxima del sistema. Després de la prova, no hi haurà cap avaria ni cap rastreig de superfície. Per a mòduls amb una superfície superior a 0,1 m2, la resistència no serà inferior a 40 MΩ per cada metre quadrat.
Prova de corrent de fuga humida: també és una prova de seguretat elèctrica.
El propòsit és avaluar l’aïllament del mòdul contra la penetració d’humitat en condicions de funcionament humides (pluja, boira, rosada, neu fos), per evitar la corrosió, falles del sòl i, per tant, un risc de xoc elèctric.
El mòdul se submergeix en un dipòsit baix a una profunditat que cobreix totes les superfícies, excepte les entrades de cable de les caixes de connexió no dissenyades per a la seva immersió (inferior a IPX7). S’aplica un voltatge de prova entre els connectors de sortida d’escurçament i la solució de bany d’aigua fins a la tensió màxima del sistema del mòdul durant 2 minuts.
La resistència d’aïllament no serà inferior a 40 MΩ per cada metre quadrat per a mòduls amb una superfície superior a 0,1 m2.
És fonamental saber que els connectors d’aparellament s’han d’immergir en la solució durant la prova i això quan un disseny defectuós del connector pot ser la causa d’un resultat important de FAIL.
Nota:La fallada de la prova de corrent de fuites humides a causa dels connectors defectuosos no és un fet rar, i com a tal, definitivament representa un perill real per als operadors del camp. No hi ha cap norma IEC dirigida als connectors fotovoltaics, però hi ha una norma europea harmonitzada (EN 50521). Els connectors certificats segons la norma EN 50521 han estat sotmesos a proves greus, incloses les tècniques tècniques (200) i la calor humida (1000 hores), i es pot utilitzar com a criteri per seleccionar proveïdors. Tanmateix, la prova amb el mòdul tindrà l’última nota. Controlar atentament els connectors subministrats amb les caixes d'unió és una tasca delicada per als fabricants de mòduls fotovoltaics. El canvi "fàcil" dels proveïdors de connectors amb un disseny diferent pot representar un risc important per a la prova de corrent de fuites humides.
La prova de corrent de fuita humida es classifica com una de les fallades més recurrents durant la qualificació de PV en els laboratoris de proves. Quan la fallada no es deu a un problema de connector (com s'ha esmentat anteriorment), el fracàs es produirà després del test de calor humida i / o de prova de congelació d'humitat per a mòduls que tinguin problemes amb la laminació i els processos de segellat de vora durant la producció.
Coeficients de temperatura: és un paràmetre de rendiment.
El propòsit és determinar els coeficients de temperatura del corrent de curtcircuit Isc (α), tensió de circuit obert Voc (β)
i la potència màxima (Pmax) (δ) a partir de les mesures del mòdul. Els coeficients tan determinats només són vàlids en la irradiància a la qual es van fer les mesures (és a dir a 1000 W / m2per a la majoria de laboratoris que utilitzen el simulador solar).
Per a mòduls amb linealitat coneguda sobre un cert rang d’irradiència segons la norma IEC 60891, es poden considerar vàlids els coeficients calculats sobre aquest rang d’irradiància.
La CEI 61646 és més “prudent” i fa una nota addicional sobre els mòduls de pel·lícula fina, els coeficients de temperatura dels quals poden dependre de la irradiació i de la història tèrmica del mòdul ... Però, des d’un punt de vista de prova, la caixa de proves del coeficient de temperatura només es posa sota la primera seqüència de proves a mà esquerra (fig. 3). La “irradiació i història tèrmica” d’aquesta mostra consisteix simplement en el “viatge” que va dur per arribar al laboratori, de les condicions ambientals en què es va emmagatzemar, de les proves inicials, i finalment de la prova d’exposició a l’aire lliure (60 kWh / m2).
Per al mesurament amb simuladors solars s'utilitzen dos mètodes:
1. durant l'escalfament del mòdul o
2. refrigeració del mòdul;
en un interval de 30 ° C (per exemple,25 ° C - 55 ° C) i, a intervals de 5 ° C, el simulador de sol realitza una mesura de IV (Isc, Voc, Pmax no es reflecteixen, però es mesuren durant el IV escombrat) incloent Isc, Voc i Pmax.
Els valors d'Isc, Voc i Pmax es representen com a funcions de temperatura per a cada conjunt de dades. Els coeficients α, β i δ es calculen a partir dels vessants de les rectes de menys ajust al quadrat per a la funció de tres traçats
Tenint en compte un cert nivell d’irradiació, cal destacar que β (per Voc) i δ (per a Pmax) són els dos més sensibles als canvis de temperatura. Tots dos tenen el signe "-", denotant que Voc i Pmax disminueixen amb l'augment de la temperatura, mentre que α (per a Isc) té el signe "+", tot i que molt menor que β i δ. Els tres coeficients es poden expressar en percentatges relatius dividint els valors α, β i calculated calculats pels valors d'Isc, Voc i Pmax a 25 ° C (1000 W / m2).
Els coeficients de temperatura són paràmetres de rendiment sovint utilitzats pels usuaris finals per simular els rendiments energètics dels mòduls en climes calorosos. Cal recordar que són vàlids a 1000 W / m2nivell d'irradiància utilitzat al laboratori tret que s'hagi demostrat la linealitat del mòdul a diferents nivells d'irradiància.
Temperatura cel·lular de funcionament nominal (NOCT): és un paràmetre de rendiment.
NOCT està definit per a un mòdul muntat en cremallera obert en el següent entorn de referència estàndard:
angle d'inclinació: 45 ° de l'horitzontal
irradiació total: 800 W / m2
temperatura ambient: 20 ° C
velocitat del vent: 1 m / s
sense càrrega elèctrica: circuit obert
El dissenyador del sistema pot utilitzar NOCT com a guia de la temperatura a la qual un mòdul funcionarà en el camp i, per tant, és un paràmetre útil per comparar el rendiment de diferents dissenys de mòduls. Tanmateix, la
la temperatura de funcionament real depèn directament de l'estructura de muntatge, la irradiació, la velocitat del vent, la temperatura ambiental, els reflexos i les emissions del terra i objectes propers, etc.
L’anomenat “mètode primari” per determinar NOCT és un mètode de mesurament a l’aire lliure usat tant per IEC 61215 com per IEC 61646, i és universalment aplicable a tots els mòduls fotovoltaics. En el cas de mòduls no dissenyats per a muntatge en cremallera oberta, el mètode principal es pot utilitzar per determinar la temperatura mitjana de la unió de la cel·la solar d'equilibri, amb el mòdul muntat segons el que recomana el fabricant.
La configuració de la prova requereix el registre i la selecció de dades per a la irradiància (pyronameter), la temperatura ambiental (sensors de temperatura), la temperatura de les cel·les (termoparells connectats a la part posterior del mòdul corresponents a les dues cèl·lules centrals), la velocitat del vent (sensor de velocitat) i la direcció del vent. (sensor de direcció). Totes aquestes quantitats seran en uns intervals determinats per tal de ser acceptables per al càlcul de NOCT.
Per al càlcul del NOCT final s'utilitzen un conjunt mínim de 10 punts de dades acceptables, presos tant abans com després del "migdia solar".
Exposició a l'aire lliure: és un test d'irradiància.
L’objectiu és una avaluació preliminar de la capacitat del mòdul de suportar l’exposició a condicions exteriors. Tot i això, només implica una exposició per a un total de 60 kWh / m2que és un període de temps més aviat curt per emetre judicis sobre la vida del mòdul.
D'altra banda, aquest test pot ser un indicador útil de possibles problemes que potser no es detectaran en les altres proves de laboratori.
La CEI 61215 requereix que la degradació de la potència màxima (Pmax) no superi el 5% del valor inicial.
La norma IEC 61646 requereix que la potència màxima (Pmax) no sigui inferior a la marcada "Pmax - t%".
Mentre que mòduls c-Si precondicionats segons la norma IEC 61215 (5,5 kWh / m.)2) no mostren cap crítica amb aquesta prova, és possible que algunes tecnologies de pel·lícula fina puguin presentar més problemes. El motiu es pot explicar amb el fet que a la norma IEC 61646, la Pmax mesurada després d’exposició de 60 kWh / m2 ha de ser superior al marcat “Pmax - t% del fabricant”. Aquesta mostra es troba a la primera seqüència de prova, on l’únic “historial” són les proves inicials i l’exposició exterior a 60 kWh / m2 totals en diverses condicions climàtiques de més de 24 hores segons la ubicació del laboratori. Un coneixement sòlid de la tecnologia a prova del fabricant en termes de degradació induïda per la llum, sensibilitat a la calor, humitat, etc. és bàsic per determinar correctament la Pmax nominal i passar la prova.
Resistència en punts calents: és una prova tèrmica / de diagnòstic.
El propòsit és determinar la capacitat del mòdul de suportar l'escalfament local causat per esquerdes, desemmotllades cèl·lules, fallades d'interconnexió, ombra parcial o brutícia.
La calefacció per punts calents es produeix quan el corrent de funcionament del mòdul sobrepassa el corrent reduït de curtcircuit d’una o dos cel·les o amb ombra defectuoses. Això obligarà les cèl·lules a una condició de polarització inversa quan es converteixi en una càrrega que dissipa la calor. Els fenòmens de punts calents seriosos poden ser tan dramàtics com les cremades de totes les capes, el trencament o fins i tot el vidre. És important tenir en compte que, fins i tot en condicions de lloc calent menys severes, amb la intervenció del díode bypass, s’exclou una part (també coneguda com a corda) del mòdul, provocant així una caiguda sensible de la potència del mòdul.
L'enfocament per simular condicions reals del lloc calent de la clàusula 10.9 pertinent a la norma IEC 61215 es debat constantment.
Els principals laboratoris d'assaig tenen una bona acceptació que la versió actual del mètode hot-spot no representa ni pot representar una situació real. Al TC82 de l'IEC s'ha elaborat un mètode de punts calents millorat i s'espera que es torni normatiu amb el 3rdedició de l’IEC 61215 el 2010. Alguns laboratoris d’assaig han decidit utilitzar ja el mètode millorat.
En un futur article es proporcionaran més informació i detalls.
Tot i que les estadístiques de velocitat de fallades en diferents laboratoris poden diferir, el punt calent encara és un dels 5 fracassos més freqüents tant en mòduls de pel·lícula c i Si com en làmines primes.
Diode bypass: és una prova tèrmica.
El díode Bypass és un aspecte molt important en el disseny del mòdul. És un component crític que determina el comportament tèrmic del mòdul en condicions de punts calents i, per tant, també afecta directament la fiabilitat del camp.
El mètode de prova requereix unir un termopar al cos del díode, escalfar el mòdul fins a 75 ° C ± 5 ° C i aplicar un corrent igual al corrent de curtcircuit Isc mesurat a STC durant 1 hora.
Es mesura la temperatura de cada cos del díode bypass (Tcase) i es calcula la temperatura de la unió (Tj)
utilitzant una fórmula que utilitza les especificacions proporcionades pel fabricant del díode (RTHjc=constant proporcionada pel fabricant de díodes relacionant Tj amb Tcase, normalment un paràmetre de disseny, i UD=tensió del díode, ID=corrent del díode).
A continuació, el corrent s'incrementa fins a 1,25 vegades el corrent de curtcircuit del mòdul Isc com es mesura a STC durant una altra hora mantenint la temperatura del mòdul a la mateixa temperatura.
El díode encara estarà operatiu.
Les falles de les proves del díode bypass encara es produeixen amb una certa freqüència causada ja sigui sobrevaloració per part del fabricant de díodes o configuració elèctrica incorrecta pel que fa al fabricant del mòdul amb l'ISC del mòdul.
En la majoria dels casos, els díodes bypass es subministren com a components incorporats a la caixa de connexió de tot el subassemble (caixa de connexió + cable + connector). Per tant, és d’importància crítica assegurar-se que aquest petit component es revisi de forma estreta durant els controls de les mercaderies entrants per part del fabricant del mòdul.
Pre-condicionament UV: és un test d’irradiància.
El propòsit és identificar materials susceptibles a la degradació ultraviolada (UV) abans que es realitzin proves de congelació del cicle tèrmic i humitat.
La CEI 61215 requereix sotmetre el mòdul a una irradiació UV total de 15 kWh / m2a les regions (UVA + UVB)
(280 nm - 400 nm), amb 5 kWh / m com a mínim2, és a dir, un 33% a la regió UVB (280 nm - 320 nm), mantenint el mòdul a 60 ° C ± 5 ° C.
(IEC 61646 requereix una porció UVB del 3% al 10% de la irradiació UV total). Aquest requisit s'ha harmonitzat també per a la CEI 61215 mitjançant un Full de decisió CTL n. 733 dins del pla IECEE CB.
Un aspecte crític de la configuració de les cambres UV és tenir calibrats els sensors UVA i UVB que garanteixen la traçabilitat també a temperatures de funcionament de 60 ° C ± 5 ° C mentre funcionen correctament durant els llargs temps d’exposició a les cambres UV calentes.
El baix índex de fallada del test d’exposició a UV als laboratoris fotovoltaics es pot explicar amb la quantitat relativament baixa d’irradiació UV en comparació amb exposicions reals durant la vida del mòdul.
Ciclisme tèrmic TC200 (200 cicles): és una prova ambiental.
Aquesta prova té com a finalitat la simulació de tensions tèrmiques sobre materials com a resultat de canvis de temperatures extremes. Molt freqüentment, les connexions soldades es disputen dins del laminat a causa dels diferents coeficients d'expansió tèrmica dels diversos materials encapsulats. Això pot resultar en falles per defectes majors, per degradació de Pmax, interrupció del circuit elèctric o prova d’aïllament.
La CEI 61215 requereix la injecció d'un corrent dins del ± 2% del corrent mesurat a la potència màxima (Imp) quan la temperatura del mòdul sigui superior a 25 ° C.
No hi ha injecció de corrent per a la norma IEC 61646, però cal controlar la continuïtat del circuit elèctric (n'hi hauria una càrrega resistent petita).
El mòdul està sotmès als límits de temperatura de ciclisme de -40 ° C ± 2 ° C i +85 ° C ± 2 ° C amb el perfil de la figura 4.
Les taxes de fracàs del TC200 poden arribar fins al 30-40%. Si en combinació amb Damp Heat, en alguns laboratoris, tots dos poden representar més del 70% dels fracassos totals dels mòduls c-Si.
La taxa de fallada TC200 és menor per a pel·lícules primes, però val la pena atendre els fabricants.
Congelació de la humitat: és una prova ambiental.
El propòsit és determinar la capacitat del mòdul de suportar els efectes de temperatures altes combinades amb la humitat seguides de temperatures extremadament baixes.
El mòdul està sotmès a 10 cicles complets segons el perfil harmonitzat de la figura 5 (IEC 61646).
Necessitat d'humitat relativa RH=85% ± 5% s'aplica només a 85 ° C.
Després d'aquesta prova, es permet que el mòdul reposi entre 2 i 4 hores abans de la inspecció visual, es mesura la potència màxima de sortida i la resistència d'aïllament.
Les taxes de fallada d'aquesta prova es mantenen en un rang entre un 10 i un 20%.
Robustesa de les terminacions: és una prova mecànica.
Per determinar la robustesa de les terminacions del mòdul, que poden ser cables, cables de vol, cargols o, en la majoria dels casos, connectors fotovoltaics (tipus C). Les terminacions se sotmeten a una prova d'esforç que simula el muntatge i la manipulació normals a través de diversos cicles i nivells de resistència a la tracció i proves de flexió i de parell tal com es fa referència en un altre estàndard, IEC 60068-2-21.
DH1000 amb calor humida (1000 hores): és una prova ambiental.
El propòsit és determinar la capacitat del mòdul de resistir l'exposició a llarg termini a la penetració de la humitat aplicant 85 ° C ± 2 ° C amb una humitat relativa del 85% ± 5% durant 1000 hores.
DH1000 és el més “maligne” i a la llista superior de taxes de fallida d’alguns laboratoris que representen fins a un 40-50% del total de fallades dels mòduls c-Si. Es poden observar taxes de fallades similars per a DH1000 també en pel·lícules primes.
La gravetat d'aquesta prova posa en dubte especialment el procés de laminació i el segellat de la vora de la humitat. A causa de la penetració de la humitat es poden observar importants desinflamacions i corrosions de les parts cel·lulars. Fins i tot en el cas que no es detectin defectes importants després de DH1000, s'ha subratllat el mòdul fins al punt que es torna "fràgil" per a la prova de càrrega mecànica posterior.
Prova de càrrega mecànica
Aquesta prova de càrrega consisteix a investigar la capacitat del mòdul de suportar càrregues de vent, neu, estàtica o gel.
La càrrega mecànica es produeix després de la calor humida i, per tant, es realitza en una mostra que ha patit una forta tensió ambiental.
L’aspecte més crític d’aquesta prova està relacionat amb el muntatge del mòdul segons les instruccions de muntatge del fabricant, és a dir, utilitzar els punts de fixació previstos del mòdul a l’estructura de muntatge amb la distància intermedia prevista entre aquests punts i utilitzar els accessoris de muntatge adequats. , si n’hi ha (rosca, cargols, abraçadors, etc.).
Alguns casos de mòduls de pel·lícula fina de gran superfície i sense marc són de gran interès per les condicions anteriors.
Si no es té cura del muntatge adequat, ens queda la pregunta de si la fallada es va produir a causa de problemes estructurals o a causa d’una tècnica de muntatge inapropiada.
Un altre aspecte a considerar és la uniformitat de la càrrega aplicada sobre la superfície del mòdul. Les normes exigeixen que la càrrega s'apliqui "de forma gradual i uniforme" sense especificar com es pot comprovar la uniformitat.
S’aplica 2.400 Pa (que equival a una pressió del vent de 130 km / hora) durant 1 hora a cada cara del mòdul.
Si el mòdul s'ha de qualificar per suportar fortes acumulacions de neu i gel, la càrrega aplicada a la part davantera del mòdul durant l'últim cicle d'aquesta prova augmenta de 2.400 Pa a 5.400 Pa.
Al final no hi haurà cap defecte visual, ni s'ha de detectar un circuit obert intermitent durant la prova. També Pmax (només per IEC 61215) i la resistència d’aïllament es comproven després d’aquesta prova.
Impacte de calamarsa: és una prova mecànica.
Comprovar si el mòdul és capaç de resistir l'impacte de pedres de grana que es troben a una temperatura de -4 ° C. L'equip de prova és un llançador únic capaç de propulsar diversos pesos de boles de gel a les velocitats especificades per assolir el mòdul en 11 llocs d'impacte especificats + / - 10 mm de variació de distància. (Taula 1)
El temps entre l'eliminació de la bola de gel del contenidor frigorífic i l'impacte sobre el mòdul no serà superior a 60 s.
És força habitual utilitzar pilotes de gel de 25 mm / 7,53 g.
Una vegada més, després de la prova, s’ha de comprovar si hi ha algun defecte important causat per les pedres de calamarsa i també Pmax (només per IEC 61215) i la resistència d’aïllament.
Les estadístiques de laboratori mostren taxes de fracàs molt baixes per a aquesta prova.
Remull de llum: irradiància(només s'aplica a la pel·lícula fina IEC 61646)
Aquest és un passatge crític per al veredicte del pas final / fallada dels mòduls de pel·lícula prima. El propòsit és estabilitzar les característiques elèctriques dels mòduls de pel·lícula fina mitjançant una exposició perllongada a la irradiència un cop finalitzades totes les proves abans de comprovar Pmax respecte al valor mínim marcat pel fabricant.
La prova es pot realitzar sota llum solar natural o sota un simulador solar en estat constant.
Els mòduls, en condicions de càrrega resistiva, es col·loquen sota una irradiància compresa entre 600 - 1000 W / m2 en un rang de temperatura de 50 ° C ± 10 ° C fins que es produeixi una estabilització que és quan es fan les mesures de Pmax a partir de dos períodes consecutius d'exposició de com a mínim, 43 kWh / m2cada un complia la condició (Pmax - Pmin) / P (mitjana)<>
Finalment, nota sobre la Directriu de retracte IECEE. Curiosament, no està ben definit el que es pot considerar com a “canvi en la tecnologia cel·lular” per a pel·lícules primes, deixant així una gran àrea grisa d’interpretacions i enfocaments diferents en els casos en què es pot afirmar una “millora de la tecnologia i l’eficiència”, “l’estabilització. millora ", o" augment de la potència ". Són aquests casos de “canvi en la tecnologia cel·lular” i, en cas afirmatiu, fins a quin punt i quines proves s’han de repetir? Tal com es llegeix avui, la Directiva Retest deixa un camí cap a l’ampliació de les certificacions anteriors pujant al poder (GG gt; 10%) simplement repetint la prova del punt calent.
La nota 2 de la Directiva de Retest cita "... La prova final de xop de llum 10.19 és obligatòria per a totes les mostres de prova", però a la pràctica sovint s'ignora els laboratoris de prova amb el resultat d'ampliar la potència sensiblement sense sotmetre a prova l'aspecte principal de la prima. -Tecnologia de pel·lícula: estabilització d’energia.
En resum, les proves descrites en aquest article van ser determinades per l'IEC com a requisits mínims per realitzar proves de rendiment, però tal com es va indicar al començament, també cal complir els requisits de disseny i prova de seguretat en
IEC 61730-1 i IEC 61730-2. Com que els fabricants s’esforcen a ser més competitius en el mercat, la majoria treballen amb un organisme de certificació per demostrar que el seu mòdul ha estat sotmès a un programa de prova imparcial i imparcial. Si es produeixen canvis durant el redisseny o els processos de producció, els organismes de certificació utilitzen la guia de reestudi de l'esquema "harmonitzat" IECEE CB per determinar quines proves s'han de repetir abans d'ampliar les certificacions anteriors. Pel que fa a la fiabilitat, alguns arribaran a dur a terme una extensió superior a un any de programes combinats de proves de fiabilitat interiors i exteriors.
Regan Arndt és el responsable i certificador tècnic nord-americà de l’equip fotovoltaic de TÜV SÜDs situat a Fremont, Califòrnia. Es va graduar en Enginyeria Electrònica a l’Institut Tecnològic South Alberta (SAIT) de Calgary, Alberta, Canadà i té més de 15 anys d’experiència en proves i certificacions en les àrees de fotovoltaica, equips de tecnologia de la informació, telecomunicacions i equips elèctrics per a la mesura i el control. i ús de laboratori. Regan va obtenir una formació formal per a disseny i proves fotovoltaiques al departament d'energia renovable de l'Acadèmia Xinesa de Ciències de Beijing. Es pot arribar a rarndt @ tuvam.com.
Ing. Dr. Robert Puto és el director global de Photovoltacs a TUV SUD. És doctor en Enginyeria Electrònica per la Politecnica di Torino (Universitat Politècnica de Torí), Itàlia i un màster en Gestió Empresarial Internacional per CEIBS - Xangai, Xina. Té 15 anys d’experiència en proves i certificació de diversos productes elèctrics inclosos els fotovoltaics. També exerceix com a especialista en productes de sènior del grup TÜV SÜD, té l’estat de certificador tècnic per a PV i és auditor autoritzat per a les avaluacions de laboratori ISO IEC 17025.
