คู่มือห้องทดสอบโมดูล PV และอุปกรณ์ทดสอบความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม

บทบาทของการทดสอบด้านสิ่งแวดล้อมในคุณสมบัติของโมดูล PV

ก ห้องทดสอบโมดูล PV เป็นตู้ควบคุมอุณหภูมิที่มีความแม่นยำซึ่งออกแบบมาเพื่อจำลองความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมเต็มรูปแบบที่แผงโซลาร์เซลล์เผชิญตลอดอายุการใช้งานที่กำหนด โดยทั่วไปคือ 25 ถึง 30 ปีของการสัมผัสกลางแจ้ง ด้วยการบีบอัดการย่อยสลายในโลกแห่งความเป็นจริงหลายทศวรรษให้เป็นวงจรของห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุม ห้องเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิต หน่วยงานออกใบรับรอง และสถาบันวิจัยสามารถระบุโหมดความล้มเหลวก่อนที่โมดูลจะเข้าสู่สนาม

อุปกรณ์ทดสอบความทนทานต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่มีความต้องการมากกว่าห้องควบคุมสภาพอากาศแบบมาตรฐานทางอุตสาหกรรม โมดูล PV ผสมผสานวัสดุที่แตกต่างกัน ได้แก่ กระจกนิรภัย สารห่อหุ้ม การทำให้เป็นโลหะของเซลล์ แผ่นหลัง และกล่องรวมสัญญาณ ซึ่งแต่ละชนิดมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและพฤติกรรมการดูดซับความชื้นที่แตกต่างกัน กccelerated aging tests must simultaneously stress all material interfaces เพื่อสร้างข้อมูลความล้มเหลวที่สัมพันธ์กับอัตราการย่อยสลายของสนามได้อย่างน่าเชื่อถือ

มาตรฐานการทดสอบหลักที่ใช้กับห้องทดสอบโมดูล PV

มาตรฐานการรับรองสากลสำหรับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนและฟิล์มบางจะกำหนดลำดับสภาพแวดล้อมเฉพาะที่ห้องทดสอบจะต้องทำซ้ำ การปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเข้าถึงตลาดในตลาดพลังงานแสงอาทิตย์หลักๆ ส่วนใหญ่

• มาตรฐาน มาตรฐาน มาตรฐาน มาตรฐาน IEC 61215 — มาตรฐานคุณสมบัติหลักสำหรับโมดูล PV ภาคพื้นดิน ครอบคลุมการหมุนเวียนด้วยความร้อน (TC200: 200 รอบจาก −40°C ถึง 85°C) ความร้อนชื้น (DH1000: 1,000 ชั่วโมงที่ 85°C/85% RH) การแช่แข็งความชื้น และการปรับสภาพล่วงหน้าด้วยรังสียูวี ห้องที่ใช้สำหรับการทดสอบ IEC 61215 ต้องมีอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเท่ากับ ≥100°C/ชั่วโมง และการควบคุม RH ภายใน ±2% ของค่าที่ตั้งไว้
• ไออีซี 61730 — มาตรฐานความปลอดภัยของโมดูลซึ่งทำงานคู่ขนานกับ IEC 61215 และรวมถึงการทดสอบเพิ่มเติมสำหรับฉนวนไฟฟ้าภายใต้ความเครียดอุณหภูมิและความชื้น
• ไออีซี 62782 — การทดสอบโหลดทางกลแบบไดนามิกแบบวน โดยต้องใช้ห้องหรืออุปกรณ์ทดสอบที่สามารถใช้ค่าแรงดันต่างกัน ±1,000 Pa ในขณะเดียวกันก็ควบคุมอุณหภูมิและความชื้นไปพร้อมๆ กัน
• มาตรฐาน UL 61730 — มาตรฐานความปลอดภัยของอเมริกาเหนือ สอดคล้องกับ IEC 61730 อย่างใกล้ชิด แต่มีข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับใช้ในตลาดสหรัฐอเมริกาและแคนาดา
• มาตรฐาน มาตรฐาน IEC 61701 — การทดสอบการกัดกร่อนของละอองเกลือสำหรับโมดูลที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมชายฝั่งและทางทะเล โดยต้องใช้ห้องหมอกเกลือแบบพิเศษที่สามารถสร้างละอองลอยได้อย่างต่อเนื่องที่ความเข้มข้นที่ควบคุมและอัตราการตกตะกอน

นอกเหนือจากคุณสมบัติพื้นฐานแล้ว ยังมีการขยายเกณฑ์วิธีการทดสอบภาวะวิกฤต เช่น มอก. 62804 (การย่อยสลายที่อาจเกิดขึ้น) และ มอก. 63126 (การทดสอบที่อุณหภูมิสูงสำหรับโมดูลที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 70°C) มีความต้องการเพิ่มมากขึ้นโดยนักพัฒนาโครงการระดับสาธารณูปโภคและสถาบันทางการเงินที่ดำเนินการตรวจสอบสถานะทางเทคนิคโดยอิสระ

ประเภทของห้องทดสอบโมดูล PV และอุปกรณ์ความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม

ก complete PV module qualification laboratory typically requires several distinct chamber types, each optimized for a specific class of environmental stress.

ห้องรวม: การปั่นจักรยานด้วยความร้อนพร้อมโหลดทางไฟฟ้า

กdvanced PV testing laboratories increasingly specify ห้องหมุนเวียนความร้อนแบบเอนเอียงทางไฟฟ้า ซึ่งจ่ายกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมให้กับโมดูลที่ทดสอบตลอดวงจรอุณหภูมิ โมดูลการทำงานที่ Isc หรือ Voc ในระหว่างการระบายความร้อนจะเน้นการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ ข้อต่อประสาน และไดโอดบายพาสภายใต้เงื่อนไขที่จำลองการปฏิบัติงานภาคสนามจริงอย่างใกล้ชิดมากกว่าการหมุนเวียนที่เป็นกลาง ระบบเหล่านี้ต้องการบัสบาร์แหล่งจ่ายไฟในตัว ตัวเชื่อมต่อป้อนผ่านที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับช่วงความชื้นเต็มของห้องเพาะเลี้ยง และช่องรับข้อมูลที่สามารถบันทึกคุณลักษณะโมดูล IV ได้ที่ระดับความสูงอุณหภูมิแต่ละระดับ

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการเลือกห้องทดสอบ PV

การเลือกห้องทดสอบโมดูล PV จำเป็นต้องประเมินข้อกำหนดที่อยู่นอกเหนือช่วงอุณหภูมิและความชื้นที่ระบุไว้ในเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ พารามิเตอร์ต่อไปนี้มีอิทธิพลมากที่สุดต่อความแม่นยำในการทดสอบ ปริมาณงาน และต้นทุนการดำเนินงานระยะยาว:

• ขนาดภายในใช้งานได้ — โมดูลขนาดเต็มมาตรฐานมีขนาดสูงสุด 2,278 × 1,134 มม. (สำหรับรูปแบบ 72 เซลล์) และโมดูลขนาดใหญ่รุ่นถัดไปมีขนาดเกิน 2,400 × 1,300 มม. ยืนยันว่าพื้นที่ทำงานภายในของห้องเพาะเลี้ยงรองรับรูปแบบโมดูลที่ใหญ่ที่สุดในโปรแกรมการทดสอบ โดยมีระยะห่างอย่างน้อย 100 มม. ในทุกด้านเพื่อการไหลเวียนของอากาศ
• ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ — IEC 61215 กำหนดให้ทุกจุดบนพื้นผิวโมดูลยังคงอยู่ภายใน ±2°C ของอุณหภูมิที่ตั้งไว้ ในระหว่างขั้นตอนการแช่ ห้องเพาะเลี้ยงที่ได้รับข้อกำหนดเฉพาะนี้จำเป็นต้องมีแผ่นกั้นการไหลเวียนของอากาศที่ออกแบบมาอย่างระมัดระวังและเซ็นเซอร์อุณหภูมิหลายตัวที่กระจายไปตามปริมาตรการทำงาน
• อัตราทางลาดและความจุของคอมเพรสเซอร์ — อัตราทางลาดขั้นต่ำ 100°C/ชม. สำหรับการหมุนเวียนตามความร้อนสามารถทำได้กับห้องที่ทันสมัยที่สุด แต่ อัตราความลาดชันคงที่ที่ 150–200°C/ชม ลดรอบเวลาลงอย่างมาก เพิ่มปริมาณการทดสอบประจำปี สิ่งนี้ต้องใช้คอมเพรสเซอร์ทำความเย็นขนาดใหญ่และเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าความจุสูง ซึ่งจะทำให้ทั้งต้นทุนเงินทุนและการใช้พลังงานในการดำเนินงานเพิ่มขึ้น
• ความจุเครื่องกำเนิดความชื้นและความเสถียรในการควบคุม — การทดสอบความร้อนชื้นที่ 85°C/85% RH ทำให้ระบบการจัดการการฉีดความชื้นและการควบแน่นของห้องเพาะเลี้ยงมีความต้องการสูง ความชื้นที่เกินขอบเขตในระหว่างช่วงการเพิ่มความเร็วอาจทำให้เกิดการควบแน่นบนพื้นผิวโมดูลก่อนเวลาอันควร ซึ่งทำให้เกิดสิ่งแปลกปลอมในการทดสอบ ระบุห้องด้วย เวลาตอบสนองการควบคุม RH แบบวงปิดที่ ≤30 วินาที .
• การป้อนผ่านไฟฟ้าและการรวมการตรวจสอบ — สำหรับการทดสอบแบบเอนเอียงและการติดตามเส้นโค้งในแหล่งกำเนิด ห้องเพาะเลี้ยงจะต้องมีขั้วต่อฟีดทรูแบบหลายพินที่มีพิกัดกระแสที่เหมาะสมสำหรับ Isc ของโมดูล (โดยทั่วไปคือ 10–20 A ต่อสาย) และการแยกแรงดันไฟฟ้าที่มีพิกัดอย่างน้อย 1,500 V DC
• ระบบความปลอดภัย — ห้องที่ใช้สำหรับการทดสอบความเอนเอียงทางไฟฟ้าจำเป็นต้องมีการป้องกันอาร์กแฟลช การตรวจจับความผิดปกติของกราวด์ และการเชื่อมต่อการปิดเครื่องฉุกเฉินที่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ IEC 61010-1

รายการตรวจสอบการจัดหาและคุณสมบัติสำหรับอุปกรณ์ทดสอบความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม

การจัดซื้อห้องทดสอบโมดูล PV ถือเป็นการลงทุนที่สำคัญ โดยห้องทดสอบแต่ละห้องมีตั้งแต่ 30,000 เหรียญสหรัฐสำหรับหน่วยความร้อนชื้นพื้นฐาน ไปจนถึง 300,000 เหรียญสหรัฐสำหรับระบบหลายความเครียดรูปแบบขนาดใหญ่ . การตรวจสอบสถานะในขั้นตอนการจัดหาช่วยลดความเสี่ยงในการจัดหาอุปกรณ์ที่ไม่สามารถรองรับการรับรองหรือสร้างข้อมูลการทดสอบที่ไม่สัมพันธ์กันได้อย่างมาก

• กccreditation body acceptance — ยืนยันว่าโมเดลห้องเพาะเลี้ยงและซอฟต์แวร์ควบคุมได้รับการยอมรับจากห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองภายใต้ ISO/IEC 17025 สำหรับการทดสอบ IEC 61215 หน่วยรับรองบางแห่งมีรายการอุปกรณ์ที่ได้รับอนุมัติ ตรวจสอบก่อนที่จะซื้อ
• การติดตามการสอบเทียบ — เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้นต้องได้รับการสอบเทียบตามมาตรฐานมาตรวิทยาแห่งชาติ (NIST, PTB หรือเทียบเท่า) โดยมีใบรับรองการสอบเทียบที่ตรวจสอบย้อนกลับไปยังหน่วย SI ได้ ขอเอกสารการสอบเทียบสำหรับเซ็นเซอร์ทั้งหมดโดยเป็นส่วนหนึ่งของแพ็คเกจการทดสอบการยอมรับจากโรงงาน (FAT)
• ความสามารถในการบันทึกและส่งออกข้อมูล — รายงานการทดสอบ IEC 61215 ต้องมีการบันทึกอุณหภูมิและความชื้นในห้องเพาะเลี้ยงอย่างต่อเนื่องตลอดลำดับการทดสอบแต่ละชุด ยืนยันว่าซอฟต์แวร์ควบคุมส่งออกข้อมูลในรูปแบบที่เข้ากันได้กับ LIMS ของห้องปฏิบัติการ (ระบบการจัดการข้อมูลห้องปฏิบัติการ)
• การเข้าถึงการบำรุงรักษาและอะไหล่ — การบริการคอมเพรสเซอร์ การทำความสะอาดเครื่องกำเนิดความชื้น และการเปลี่ยนซีลประตูถือเป็นการบำรุงรักษาตามปกติ ประเมินความครอบคลุมของเครือข่ายการบริการของซัพพลายเออร์ในภูมิภาคการปรับใช้ของอุปกรณ์ และยืนยันเวลารอคอยสินค้าในความพร้อมของอะไหล่ก่อนตัดสินใจซื้อ
• การใช้พลังงานและต้นทุนการดำเนินงาน — ห้องให้ความร้อนชื้นทำงานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 85°C/85% RH 8–15 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อชั่วโมง ขึ้นอยู่กับปริมาตรห้องและคุณภาพของฉนวน การทดสอบ DH นานกว่า 1,000 ชั่วโมง แสดงให้เห็นถึงต้นทุนการดำเนินงานที่แตกต่างกันระหว่างการออกแบบห้องที่มีฉนวนอย่างดีและฉนวนไม่ดี

การขอการทดสอบการยอมรับจากโรงงานที่โรงงานของผู้ผลิต โดยที่ห้องทำงานผ่านวงจรความร้อน IEC 61215 และลำดับความร้อนชื้นที่สมบูรณ์พร้อมเซ็นเซอร์อ้างอิงที่ปรับเทียบแล้ว ยังคงเป็นวิธีการที่เชื่อถือได้มากที่สุดในการตรวจสอบว่าอุปกรณ์ที่ส่งมอบจะตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่จำเป็นสำหรับการทดสอบคุณสมบัติโมดูล PV ที่ได้รับการรับรอง