Ilmastotestikammio aurinkosähkötuotteita ja aurinkoenergian simulointia varten

Miksi ilmastotestaus on kriittistä aurinkosähkötuotteille?

Aurinkosähkömoduulit (PV) toimivat ulkona 25–30 vuotta, ja ne ovat alttiina äärimmäiselle kuumuudelle, pakkaselle, voimakkaalle UV-säteilylle, korkealle kosteudelle ja nopealle lämpökierrolle. Ilman tiukkaa ympäristöluokitusta, ennenaikainen epäonnistuminen kentällä johtaa suoraan energiantuotannon menetyksiin, takuuvaatimuksiin ja mainevaurioihin. A aurinkosähkötuotteiden ilmastotestikammio toistaa nämä todelliset stressitekijät valvotussa laboratorioympäristössä ja pakkaa vuosikymmeniä kestäneen ympäristöaltistuksen viikkojen nopeutetuiksi testauksiksi.

Kansainväliset standardit, kuten IEC 61215 (kiteiset piimoduulit), IEC 61646 (ohutkalvomoduulit) ja IEC 61730 (turvallisuuskelpoisuus), edellyttävät määritellyn sarjan ilmastotestejä ennen kuin mikä tahansa aurinkosähkötuote tulee markkinoille. Näiden testien läpäiseminen ei ole vain sääntelyn valintaruutu – se tarjoaa tilastollisesti merkityksellistä näyttöä pitkän aikavälin luotettavuudesta, ja sitä vaativat yhä enemmän projektirahoittajat, vakuutuksenantajat ja yleishyödyllisten palvelujen ostajat.

Tärkeimmät testiprofiilit, jotka on suoritettu PV-ilmastokammiossa

Aurinkosähkötuotteita varten tarkoitetun ilmaston testauskammion on kestettävä useita vaativia testijaksoja samanaikaisesti tai nopeasti peräkkäin:

• Lämpöpyöräily (TC): IEC 61215 vaatii 200 sykliä välillä −40 °C ja 85 °C vähintään 100 °C/h ramppinopeudella, jännittäen juotosliitoksia, kapselointiaineita ja liitäntöjä.
• Kostea lämpö (DH): 1 000 tuntia 85 °C:ssa / 85 % suhteellisessa kosteudessa (RH) kosteuden sisäänpääsyn, delaminoitumisen ja solujen metalloitumisen korroosion havaitsemiseksi.
• Kosteusjäädytys (HF): Pyöräile kosteiden lämpimien olosuhteiden ja pakkasen välillä arvioidaksesi kosteuden ja jään muodostumisen yhteisvaikutusta.
• UV-esikäsittely: Altistuminen määritellylle UV-annokselle ennen muita testejä esihajottaville polymeerimateriaaleille toistettavalla tavalla.
• Laajennettu stressitestaus (IEC TS 62782 / LETID-protokollat): Pidemmät kostean lämmön ja lämmön kiertojaksot, joita pankkikykylaboratoriot käyttävät valon ja kohonneen lämpötilan aiheuttaman hajoamisen (LETID) seulomiseen.

Kammioiden on säilytettävä tiukka lämpötilan ja kosteuden tasaisuus (tyypillisesti ±2 °C ja ±3 % suhteellinen kosteus) koko työtilavuudessa, jotta voidaan varmistaa, että jokainen moduulin asento usean moduulin kuormassa saa saman jännitystason, jolloin testitulokset ovat vertailukelpoisia ja toistettavissa.

Mitä etsiä aurinkosähkön ilmastotestikammiosta

Oikean kammion valinta edellyttää muutakin kuin lämpötila-alueen sovittamista. Insinöörit hankkivat a aurinkosähkötuotteiden ilmastokoekammio seuraavat tiedot on arvioitava huolellisesti:

Suurikokoiset paneelit (G12- ja M10-kennot tuottavat nyt yli 2,2 metrin pituisia moduuleja) vaativat sisäänkäynnistäviä tai suurikokoisia kammioita. Varmista ennen hankintaa, että kammion oven aukko ja sisäinen telineväli sopivat tietylle moduuliformaatille.

Solar Simulation Environmental Chambers : Valon ja ilmaston yhdistäminen

A aurinkosimulaatioympäristökammio integroi keinoauringon – ksenonkaarilampun, metallihalogenidiryhmän tai LED-pohjaisen aurinkosimulaattorin – suoraan ilmastollisen kotelon sisään. Tämä yhdistelmä avaa testiominaisuudet, joita erillinen kammio ei yksinkertaisesti pysty tarjoamaan:

• Kevyt liotus kontrolloidussa lämpötilassa: Eliminoi ympäristön lämpötilan vaihteluiden aiheuttaman suorituskyvyn vaihtelun ja antaa vakaat, toistettavat stabilointitulokset ohutkalvo- ja perovskiittikennoille.
• UV-kosteus yhdistetty vanheneminen: Simuloi rannikon tai aavikon UV-ympäristöjä samanaikaisen kosteuden kanssa, mikä on olennaista kapselin värjäytymistä ja tausta-arkin säröilyä koskevissa tutkimuksissa.
• LETID / LID seulonta: Valon ja kohonneen lämpötilan aiheuttama hajoaminen edellyttää valaistusta määritetyillä säteilytasoilla (tyypillisesti 0,5–1 aurinko), kun moduulia pidetään 75–85 °C:ssa – mahdotonta ilman integroitua aurinkosimulaatioympäristökammiota.
• Ulkona tapahtuvat korrelaatiotutkimukset: Tutkimuslaboratoriot käyttävät ohjelmoitavia profiileja, jotka kierrättävät säteilyn, lämpötilan ja kosteuden yhdessä korreloimaan nopeutettua ikääntymistä tiettyjen ilmastovyöhykkeiden (kuiva, trooppinen, lauhkea) kenttäkäyttötietojen kanssa.

Ilmastokammioihin integroidut aurinkosimulaattorit luokitellaan spektrin vastaavuuden, epätasaisuuden ja ajallisen epävakauden mukaan IEC 60904-9:n mukaan. Useimmissa pankki- ja pätevöitymistöissä a AAA-luokan simulaattori (spektriyhteensopivuus A, epätasaisuus ≤2 %, epästabiilisuus ≤1 %), jotta voidaan varmistaa, että ilmastoaltistuksen aikana tai sen jälkeen tehdyt IV-mittaukset ovat jäljitettävissä ja vertailukelpoisia eri laboratorioissa.

Kehittyvät aurinkosähkötekniikat ja kehittyvät kammion vaatimukset

Perovskiitti-pii-tandem-kennojen, bifacial-moduulien ja rakennukseen integroitujen PV (BIPV) -materiaalien nopea kaupallistaminen työntää ilmaston testauslaitteet uudelle alueelle. Perovskiittikerrokset ovat erittäin herkkiä kosteudelle ja hapelle, mikä tarkoittaa, että jotkin testisekvenssit on suoritettava inertissä ilmakehän kammioissa tai kontrolloiduilla kosteuspitoisuuksilla, jotka ovat niinkin alhaisia ​​kuin 1 % RH – paljon alle sen, mitä useimmat standardikammiot tukevat.

Bifacial-moduulit vaativat valaistuksen molemmilta puolilta samanaikaisesti kevyen liotuksen aikana. Bifacial-testaukseen suunnitellut aurinkosimulointiympäristökammiot sisältävät kammion lattialla olevan toissijaisen valaistuspaneelin, jossa on itsenäisesti säädettävä säteilyteho, joka simuloi realistista albedon vaikutusta (tyypillisesti 10–30 % etupuolen säteilyvoimakkuudesta).

Kuten moduulin lähtöteho ylittää 700 W ja verkkojännitteet yleishyödyllisissä järjestelmissä lähestyvät 1 500 V DC, kammioiden on myös tuettava korkeajännitteisen potentiaalin aiheuttaman heikkenemisen (PID) testausta IEC 62804 -standardin mukaisesti, jossa moduulit esijännitetään järjestelmäjännitteellä ollessaan alttiina kostealle lämmölle. Tämä vaatii erikoistuneita suurjänniteläpivientejä ja eristysjärjestelmiä, jotka on mitoitettu jatkuvaan toimintaan korkeassa lämpötilassa ja kosteudessa.

Mittausjärjestelmien integrointi paikan päällä tapahtuvaan valvontaan

Nykyaikaiset ilmastokammiot aurinkosähkötestaukseen eivät ole passiivisia koteloita, vaan ne ovat integroituja mittausalustoja. Johtavat laboratoriot yhdistävät kammionsa:

• In situ IV käyräjäljittimet: Mittaa virta-jännite-ominaisuudet määritellyin väliajoin koko testijakson ajan keskeyttämättä ilmastosykliä ja paljastaa tarkalleen, milloin ja miten heikkeneminen tapahtuu.
• Elektroluminesenssikuvausportit (EL): Joissakin kammioissa on optisesti läpinäkyviä kuvaportteja tai irrotettavia paneeleja, joiden avulla EL-kamerat voivat ottaa kuvia moduuleista poistamatta niitä testiympäristöstä.
• Tiedonkeruujärjestelmät (DAQ): Kirjaa lämpötilaa, kosteutta, säteilyä, jännitettä ja virtaa korkealla taajuudella, mikä tuottaa auditointivalmiita tietueita sertifiointielimille, kuten TÜV, UL tai VDE.
• Etävalvonta- ja hälytysjärjestelmät: Pilviin yhdistettyjen ohjainlaitteiden avulla laboratoriopäälliköt voivat vastaanottaa reaaliaikaisia hälytyksiä ja säätää testiparametreja etänä, mikä maksimoi käytettävyyden 1 000 tunnin jatkuviin testeihin.

Tarkan ympäristön hallinnan ja kattavan in situ -mittauksen yhdistelmä muuttaa aurinkosähkötuotteiden ilmastotestikammion yksinkertaisesta stressityökalusta kattavaksi luotettavuuden tutkimusalustaksi – joka pystyy tuottamaan mekaanisen näkemyksen, jota tarvitaan seuraavan sukupolven kestävän, pankkikelpoisen aurinkoteknologian suunnitteluun.