คู่มือทางวิศวกรรมสำหรับการเลือกและการใช้งานห้องทดสอบสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

ในภาคพลังงานทดแทนที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ความน่าเชื่อถือในระยะยาวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้นไม่สามารถต่อรองได้ เพื่อให้มั่นใจว่ามีอายุการใช้งาน 25 ปี โมดูลจะต้องผ่านการคัดกรองความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมอย่างเข้มงวด มีประสิทธิภาพสูง ห้องทดสอบสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ เป็นรากฐานสำคัญของกระบวนการตรวจสอบนี้ ห้องเหล่านี้จำลองการสึกหรอด้านสิ่งแวดล้อมหลายทศวรรษในเวลาไม่กี่สัปดาห์ โดยมุ่งเน้นไปที่โหมดความล้มเหลวร้ายแรง เช่น การแยกชั้น การแตกร้าวของเซลล์ และการเสื่อมสภาพของกล่องรวมสัญญาณ สำหรับวิศวกร ความเข้าใจในการทำงานร่วมกันระหว่าง การทดสอบความร้อนชื้นของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ พารามิเตอร์และ การทดสอบการหมุนเวียนด้วยความร้อน IEC 61215 โปรโตคอลเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบรรลุการรับรองระดับสากลและการเข้าสู่ตลาด

1. มาตรฐานที่สำคัญ: IEC 61215 กับ IEC 61730

มาตรฐานสากลสำหรับความน่าเชื่อถือของ PV ถูกกำหนดโดยมาตรฐานหลักสองมาตรฐาน IEC 61215 มุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติการออกแบบและการอนุมัติประเภท โดยเน้นประสิทธิภาพเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่ IEC 61730 กล่าวถึงคุณสมบัติด้านความปลอดภัย เมื่อใช้ก ห้องทดสอบสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ ระบบควบคุมภายในจะต้องสามารถดำเนินการ "ลำดับความเครียด" ที่ซับซ้อนได้ ตัวอย่างเช่น การทดสอบการหมุนเวียนความร้อนของแผงโซลาร์เซลล์ ต้องมีการเปลี่ยนอุณหภูมิอย่างรวดเร็วเพื่อทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ที่ไม่ตรงกันระหว่างซิลิคอน แก้ว และแผ่นด้านหลัง ในทางตรงกันข้าม การทดสอบความปลอดภัยมุ่งเน้นไปที่ความสมบูรณ์ของฉนวนและการทนไฟภายใต้ความร้อนจัดมากกว่า

2. ความเครียดความชื้นขั้นสูง: การทดสอบความร้อนชื้นของโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

หนึ่งในการทดสอบที่ทำลายล้างมากที่สุดที่ดำเนินการภายใน การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อมของแผงโซลาร์เซลล์ สิ่งอำนวยความสะดวกคือการทดสอบความร้อนชื้น (DH) ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการตั้งโมดูลไว้ที่ 85°C และความชื้นสัมพัทธ์ 85% เป็นเวลาอย่างน้อย 1,000 ชั่วโมง เป้าหมายคือการประเมิน การซึมผ่านของแผ่นหลัง PV และการยึดเกาะของสารห่อหุ้ม EVA (Ethylene Vinyl Acetate) แม้ว่าห้องมาตรฐานอาจประสบปัญหากับการควบคุมการควบแน่น แต่เป็นเกรดวิศวกร ห้องทดสอบ FforPhotovoltaic Solar ใช้เครื่องกำเนิดไอน้ำที่มีความแม่นยำและการไหลเวียนของอากาศแบบพิเศษเพื่อรักษาความอิ่มตัวของสีสม่ำเสมอโดยไม่มีหยดน้ำตกลงบนตัวอย่างโดยตรง ซึ่งอาจทำให้เกิดจุดร้อนเทียมได้

3. ความเครียดทางกลและการทำงานร่วมกันของวงจรความร้อน

ความล้าจากความร้อนเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของข้อต่อประสานในระบบ PV ที่ การทดสอบการหมุนเวียนด้วยความร้อน IEC 61215 ห้องเพาะเลี้ยงต้องหมุนเวียนอุณหภูมิระหว่าง -40°C ถึง 85°C โดยใช้เวลาแช่สูงสุด มีประสิทธิภาพสูง ห้องทดสอบสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ จะต้องรวมก การทดสอบการแข็งตัวของความชื้นสำหรับโมดูล PV ลำดับ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนจากสภาวะที่ร้อน/ชื้นไปเป็นอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ ซึ่งทำให้ความชื้นที่เข้าไปแข็งตัวและขยายตัว โดยเน้นที่การแตกหักด้วยกล้องจุลทรรศน์ซึ่งการทดสอบทางความร้อนแบบธรรมดาอาจพลาดไป การทำงานร่วมกันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการระบุตัวตน การทดสอบอายุของรังสียูวีสำหรับวัสดุพลังงานแสงอาทิตย์ การย่อยสลายซึ่งโพลีเมอร์ที่ได้รับความเสียหายจากแสงแดดจะเปราะและแตกในระหว่างรอบการแช่แข็ง

4. ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการเลือกระดับวิศวกร

เมื่อเลือกห้องเพาะเลี้ยง วิศวกรจะต้องมองข้ามอุณหภูมิพื้นฐาน ช่วง . ขนาดใหญ่ ห้องควบคุมอุณหภูมิ PV ต้องการความสมบูรณ์ของโครงสร้างขนาดใหญ่เพื่อบรรจุโมดูลขนาดเต็มหลายโมดูล (มักจะสูง 2 เมตรหรือใหญ่กว่า) รายละเอียดทางเทคนิคที่สำคัญ ได้แก่ การควบคุม PID สำหรับห้องทดสอบพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าอุณหภูมิจะเกินอุณหภูมิน้อยที่สุด และ ความสม่ำเสมอของแสงจำลองพลังงานแสงอาทิตย์ หากห้องนั้นรวมรังสี UV ไว้ด้วย นอกจากนี้ก ห้องทดสอบสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ ต้องมีการออกแบบชั้นวางแบบพิเศษที่อนุญาต การทดสอบโหลดไฟฟ้าระหว่างความเครียดจากสภาพอากาศ ช่วยให้สามารถติดตามเส้นโค้ง IV ของโมดูลได้แบบเรียลไทม์ในระหว่างรอบความเครียด

• อัตราการกระโจน: โดยทั่วไปแล้ว 100°C/ชั่วโมง หรือมากกว่าสำหรับการทดสอบที่มีปริมาณงานสูง
• ปริมาณภายใน: ต้องรองรับแผงขนาด 2.4 เมตรซึ่งปัจจุบันพบเห็นได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมสาธารณูปโภค
• พอร์ตเคเบิล: ต้องเป็นหลายเส้นผ่านศูนย์กลางและปิดผนึกความชื้นสำหรับอุปกรณ์ตรวจสอบภายนอก
• การก่อสร้าง: ภายในทำจากสแตนเลส 316L เพื่อป้องกันการกัดกร่อนจากรอบความชื้นสูง

5. บทสรุป: การตรวจสอบอนาคตของพลังงาน

การลงทุนด้วยความเที่ยงตรงสูง ห้องทดสอบสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ ไม่ใช่แค่เกี่ยวกับการปฏิบัติตามเท่านั้น มันเกี่ยวกับการลดความเสี่ยง ด้วยการจำลองสภาวะสุดขั้ว ตั้งแต่ความชื้นของเขตร้อนไปจนถึงวงจรการเยือกแข็งบนที่สูง ผู้ผลิตสามารถรับประกันความสมบูรณ์ทางโครงสร้างและทางไฟฟ้าของโมดูลของตนได้ ในขณะที่อุตสาหกรรมก้าวไปสู่เซลล์ชนิด N และเทคโนโลยีสองหน้า ความแม่นยำของ การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อมของแผงโซลาร์เซลล์ จะยังคงเป็นผู้พิทักษ์ความไว้วางใจของผู้บริโภคและความสามารถในการดำเนินโครงการได้

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

1. เหตุใดการทดสอบแบบหมุนเวียนด้วยความร้อน IEC 61215 จึงถือว่ายากที่สุด
โดยจะทำให้เกิดความเครียดเชิงกลสูงสุดกับวัสดุต่างๆ ภายในแผง (แก้ว ซิลิคอน ทองแดง) เนื่องจากวัสดุเหล่านี้ขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกัน การทดสอบ 200 รอบจึงมักเผยให้เห็นความล้าของบัดกรีหรือรอยแตกของเซลล์ซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

2. อะไรคือความแตกต่างระหว่างห้องควบคุมสภาพอากาศแบบมาตรฐานและห้องทดสอบสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์?
ขนาดและความปลอดภัย ห้องโซลาร์เซลล์ต้องรองรับแผงขนาดใหญ่มากและมักมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยเฉพาะทางเพื่อรองรับการปล่อยก๊าซที่อาจเกิดขึ้นจากแผงด้านหลังหรือโหลดไฟฟ้าแรงสูงที่ใช้ในระหว่างการทดสอบ

3. โดยปกติการทดสอบความร้อนชื้นของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ใช้เวลานานเท่าใด
การทดสอบการปฏิบัติตามมาตรฐานใช้เวลา 1,000 ชั่วโมง (ประมาณ 42 วัน) อย่างไรก็ตาม โปรโตคอล "ทดสอบต่อความล้มเหลว" ในการวิจัยและพัฒนาอาจขยายเวลาออกไปเป็น 3,000 ชั่วโมง เพื่อจำลองการสัมผัสต่อสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงเป็นเวลา 25 ปี

4. การทดสอบอายุของรังสียูวีสำหรับวัสดุพลังงานแสงอาทิตย์ส่งผลต่อกระจกหรือเซลล์หรือไม่?
โดยส่วนใหญ่จะส่งผลต่อโพลีเมอร์ ซึ่งได้แก่ สารห่อหุ้ม EVA และแผ่นรองด้านหลัง รังสียูวีอาจทำให้เกิด "สีน้ำตาล" ของ EVA ซึ่งจะลดการส่งผ่านแสงไปยังเซลล์ ส่งผลให้กำลังขับโดยรวมของโมดูลลดลง

5. ฉันสามารถทำการทดสอบการแข็งตัวของความชื้นในห้องเดียวกันได้หรือไม่
ใช่แล้ว ล้ำหน้าที่สุด ห้องควบคุมอุณหภูมิ PV ขนาดใหญ่ ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับทั้งความร้อนชื้นและวงจรการแช่แข็งความชื้นตามลำดับเพื่อทดสอบปฏิกิริยาของวัสดุต่อการขยายตัวของน้ำแข็งภายใน

การอ้างอิงอุตสาหกรรม

• คณะกรรมการเทคนิคไฟฟ้าระหว่างประเทศ (IEC) 61215-2:2021 - โมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ภาคพื้นดิน (PV)
• IEC 61730-2:2023 - คุณสมบัติด้านความปลอดภัยของโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV)
• ASTM G154 - แนวปฏิบัติมาตรฐานสำหรับการใช้งานอุปกรณ์หลอดฟลูออเรสเซนต์อัลตราไวโอเลต (UV)
• ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) - รายงานการวิจัยความน่าเชื่อถือของ PV