ห้องทดสอบสภาพภูมิอากาศสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และการจำลองพลังงานแสงอาทิตย์

เหตุใดการทดสอบสภาพอากาศจึงมีความสำคัญสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

โมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) ทำงานกลางแจ้งเป็นเวลา 25 ถึง 30 ปี โดยต้องเผชิญกับความร้อนจัด ความเย็นเยือกแข็ง รังสียูวีที่รุนแรง ความชื้นสูง และการหมุนเวียนของความร้อนอย่างรวดเร็ว หากไม่มีคุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด ความล้มเหลวก่อนกำหนดในภาคสนามจะแปลโดยตรงเป็นการสูญเสียพลังงาน การเรียกร้องการรับประกัน และความเสียหายต่อชื่อเสียง ก ห้องทดสอบสภาพอากาศสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ จำลองสิ่งที่ก่อให้เกิดความเครียดในโลกแห่งความเป็นจริงเหล่านี้ในห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุม โดยบีบอัดการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมหลายทศวรรษให้กลายเป็นการทดสอบแบบเร่งเป็นเวลาหลายสัปดาห์

มาตรฐานสากล เช่น IEC 61215 (โมดูลคริสตัลไลน์ซิลิคอน), IEC 61646 (โมดูลฟิล์มบาง) และ IEC 61730 (คุณสมบัติด้านความปลอดภัย) กำหนดให้มีลำดับการทดสอบตามสภาพอากาศที่กำหนดไว้ก่อนที่ผลิตภัณฑ์ PV ใดๆ จะออกสู่ตลาด การผ่านการทดสอบเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงช่องทำเครื่องหมายตามกฎระเบียบเท่านั้น แต่ยังให้หลักฐานที่มีนัยสำคัญทางสถิติของความน่าเชื่อถือในระยะยาว และเป็นที่ต้องการมากขึ้นโดยนักการเงินโครงการ บริษัทประกัน และผู้ซื้อระดับสาธารณูปโภค

โปรไฟล์การทดสอบที่สำคัญดำเนินการในห้อง PV Climatic

ห้องทดสอบสภาพภูมิอากาศที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์เซลล์แสงอาทิตย์จะต้องรองรับลำดับการทดสอบที่มีความต้องการหลายประการพร้อมกันหรือต่อเนื่องกันอย่างรวดเร็ว:

• การหมุนเวียนความร้อน (TC): IEC 61215 กำหนดให้ต้องมี 200 รอบระหว่าง -40 °C ถึง 85 °C ที่อัตราทางลาดอย่างน้อย 100 °C/ชม. โดยเน้นที่ข้อต่อบัดกรี สารห่อหุ้ม และส่วนเชื่อมต่อระหว่างกัน
• ความร้อนชื้น (DH): 1,000 ชั่วโมงที่ 85 °C / ความชื้นสัมพัทธ์ (RH) 85% เพื่อตรวจจับความชื้นที่เข้ามา การแยกตัว และการกัดกร่อนของการเคลือบโลหะของเซลล์
• ความชื้น-แช่แข็ง (HF): ปั่นจักรยานระหว่างสภาพอากาศที่อบอุ่นชื้นและอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์เพื่อประเมินผลรวมของความชื้นที่กักขังและการก่อตัวของน้ำแข็ง
• การปรับสภาพรังสียูวี: การได้รับรังสี UV ตามปริมาณที่กำหนดก่อนการทดสอบอื่นๆ เพื่อย่อยสลายวัสดุโพลีเมอร์ล่วงหน้าด้วยวิธีที่สามารถทำซ้ำได้
• การทดสอบความเครียดแบบขยาย (โปรโตคอล IEC TS 62782 / LETID): ลำดับความร้อนชื้นและวงจรความร้อนที่ยาวขึ้นซึ่งใช้โดยห้องปฏิบัติการด้านความสามารถในการหมุนเวียนเพื่อคัดกรองการย่อยสลายที่เกิดจากแสงและอุณหภูมิสูง (LETID)

ห้องเพาะเลี้ยงจะต้องรักษาอุณหภูมิและความชื้นให้สม่ำเสมอ (โดยทั่วไปคือ ±2 °C และ ±3% RH) ตลอดปริมาตรการทำงานทั้งหมด เพื่อให้แน่ใจว่าทุกตำแหน่งของโมดูลในการโหลดหลายโมดูลจะได้รับระดับความเครียดเท่ากัน ทำให้ผลการทดสอบสามารถเปรียบเทียบและทำซ้ำได้

สิ่งที่ควรมองหาในห้องทดสอบสภาพภูมิอากาศแบบ PV

การเลือกห้องเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมไม่เพียงแต่ต้องคำนึงถึงช่วงอุณหภูมิเท่านั้น วิศวกรจัดหา ห้องทดสอบสภาพอากาศสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ควรประเมินข้อกำหนดต่อไปนี้อย่างรอบคอบ:

แผงรูปแบบขนาดใหญ่ (ขณะนี้เซลล์ G12 และ M10 ผลิตโมดูลที่มีความยาวเกิน 2.2 ม.) ต้องการห้องแบบวอล์กอินหรือห้องที่มีปริมาณมาก ยืนยันว่าช่องเปิดประตูห้องและระยะห่างของชั้นวางภายในรองรับรูปแบบโมดูลเฉพาะของคุณก่อนจัดซื้อ

ห้องสิ่งแวดล้อมจำลองพลังงานแสงอาทิตย์ : ผสมผสานแสงและสภาพอากาศ

ก ห้องสิ่งแวดล้อมจำลองพลังงานแสงอาทิตย์ รวมดวงอาทิตย์เทียม เช่น หลอดไฟซีนอนอาร์ก แผงเมทัลฮาไลด์ หรือเครื่องจำลองพลังงานแสงอาทิตย์แบบ LED ไว้ภายในกรอบภูมิอากาศโดยตรง การรวมกันนี้จะปลดล็อกความสามารถในการทดสอบที่ห้องแยกเดี่ยวไม่สามารถส่งมอบได้:

• การแช่แสงภายใต้อุณหภูมิที่ควบคุม: ขจัดความแปรปรวนของประสิทธิภาพที่เกิดจากความผันผวนของอุณหภูมิโดยรอบ ให้ผลลัพธ์ความเสถียรที่เสถียรและทำซ้ำได้สำหรับเซลล์ฟิล์มบางและเซลล์เพอร์รอฟสไกต์
• ความชื้น UV รวมอายุ: จำลองสภาพแวดล้อม UV ตามชายฝั่งหรือทะเลทรายที่มีความชื้นพร้อมกัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสีของสารห่อหุ้มและการศึกษาการเกิดรอยแตกของแผ่นด้านหลัง
• การคัดกรอง LETID / LID: การเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสงและอุณหภูมิที่สูงขึ้นจำเป็นต้องได้รับแสงสว่างที่ระดับการฉายรังสีที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 0.5–1 ดวงอาทิตย์) ในขณะที่โมดูลถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 75–85 °C ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีห้องจำลองสิ่งแวดล้อมจำลองแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ
• การศึกษาความสัมพันธ์ภายนอก: ห้องปฏิบัติการวิจัยใช้โปรไฟล์ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งจะหมุนเวียนการฉายรังสี อุณหภูมิ และความชื้นเข้าด้วยกันเพื่อเชื่อมโยงการเร่งอายุกับข้อมูลการใช้งานภาคสนามจากโซนภูมิอากาศเฉพาะ (แห้งแล้ง เขตร้อน เขตอบอุ่น)

เครื่องจำลองพลังงานแสงอาทิตย์ที่รวมอยู่ในห้องภูมิอากาศได้รับการจำแนกประเภทตามการจับคู่สเปกตรัม ความไม่สม่ำเสมอ และความไม่เสถียรทางเวลาตามมาตรฐาน IEC 60904-9 สำหรับงานด้านการเงินและการรับรองส่วนใหญ่ ก เครื่องจำลองคลาส AAA (การจับคู่สเปกตรัม A, ความไม่สม่ำเสมอ ≤2%, ความไม่เสถียร ≤1%) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการตรวจวัดทางหลอดเลือดดำที่เกิดขึ้นในระหว่างหรือหลังการสัมผัสสภาพภูมิอากาศนั้นสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้และเปรียบเทียบได้ทั่วทั้งห้องปฏิบัติการ

เทคโนโลยี PV ที่เกิดขึ้นใหม่และข้อกำหนดของหอการค้าที่กำลังพัฒนา

การค้าอย่างรวดเร็วของเซลล์เรียงต่อกันของเพอร์รอฟสไกต์-ซิลิคอน โมดูลสองหน้า และวัสดุ PV (BIPV) ที่รวมเข้ากับอาคาร กำลังผลักดันอุปกรณ์ทดสอบสภาพอากาศไปสู่ขอบเขตใหม่ ชั้นเพอร์รอฟสไกต์มีความไวสูงต่อความชื้นและออกซิเจน ซึ่งหมายความว่าลำดับการทดสอบบางอย่างจะต้องดำเนินการในห้องที่มีบรรยากาศเฉื่อยหรือมีระดับความชื้นติดตามต่ำที่ 1% RH ซึ่งต่ำกว่าระดับที่ห้องมาตรฐานส่วนใหญ่รองรับมาก

โมดูลสองหน้าต้องการแสงสว่างจากใบหน้าทั้งสองพร้อมกันระหว่างที่แสงเปียกโชก ห้องจำลองสภาพแวดล้อมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ออกแบบมาสำหรับการทดสอบสองหน้ามีแผงส่องสว่างรองบนพื้นห้อง พร้อมด้วยการฉายรังสีที่ปรับได้อย่างอิสระเพื่อจำลองการมีส่วนร่วมของอัลเบโด้ที่สมจริง (โดยทั่วไปคือ 10%–30% ของการฉายรังสีด้านหน้า)

กs กำลังไฟฟ้าของโมดูลเกิน 700 W และแรงดันไฟฟ้าสตริงในอาร์เรย์ระดับสาธารณูปโภคเข้าใกล้ 1,500 V DC ห้องต้องรองรับการทดสอบการย่อยสลายที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าสูง (PID) ตาม IEC 62804 โดยที่โมดูลมีความลำเอียงที่แรงดันไฟฟ้าของระบบขณะสัมผัสกับความร้อนชื้น ต้องใช้ระบบป้อนเข้าไฟฟ้าแรงสูงและระบบแยกเฉพาะสำหรับการทำงานต่อเนื่องที่อุณหภูมิและความชื้นสูง

บูรณาการระบบการวัดสำหรับการตรวจติดตามในแหล่งกำเนิด

ห้องภูมิอากาศสมัยใหม่สำหรับการทดสอบ PV ไม่ใช่กล่องหุ้มแบบพาสซีฟ แต่เป็นแพลตฟอร์มการวัดแบบรวม ห้องปฏิบัติการชั้นนำเชื่อมต่อห้องของตนเข้ากับ:

• ตัวตามรอยเส้นโค้ง IV ในแหล่งกำเนิด: วัดคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันตามช่วงเวลาที่กำหนดตลอดลำดับการทดสอบโดยไม่รบกวนวงจรสภาพอากาศ โดยเผยให้เห็นอย่างแน่ชัดว่าการเสื่อมสภาพจะเกิดขึ้นเมื่อใดและอย่างไร
• พอร์ตการถ่ายภาพด้วยไฟฟ้าเรืองแสง (EL): ห้องบางห้องมีช่องมองภาพแบบโปร่งใสหรือแผงที่ถอดออกได้ซึ่งช่วยให้กล้อง EL สามารถจับภาพของโมดูลโดยไม่ต้องถอดออกจากสภาพแวดล้อมการทดสอบ
• ระบบเก็บข้อมูล (DAQ): บันทึกอุณหภูมิ ความชื้น การฉายรังสี แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าที่ความถี่สูง สร้างบันทึกที่พร้อมสำหรับการตรวจสอบสำหรับหน่วยรับรอง เช่น TÜV, UL หรือ VDE
• ระบบตรวจสอบและแจ้งเตือนระยะไกล: ตัวควบคุมที่เชื่อมต่อกับคลาวด์ช่วยให้ผู้จัดการห้องปฏิบัติการได้รับการแจ้งเตือนแบบเรียลไทม์และปรับพารามิเตอร์การทดสอบจากระยะไกล ช่วยเพิ่มเวลาทำงานสูงสุดสำหรับการทดสอบต่อเนื่อง 1,000 ชั่วโมง

การผสมผสานระหว่างการควบคุมสิ่งแวดล้อมที่แม่นยำและการวัดในแหล่งกำเนิดที่ครอบคลุมได้เปลี่ยนห้องทดสอบสภาพอากาศสำหรับผลิตภัณฑ์พลังงานแสงอาทิตย์จากเครื่องมือเน้นย้ำธรรมดาไปเป็นแพลตฟอร์มการวิจัยความน่าเชื่อถือที่ครอบคลุม ซึ่งสามารถสร้างข้อมูลเชิงลึกด้านกลไกที่จำเป็นต่อการออกแบบเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทนทานและเชื่อถือได้รุ่นต่อไป