Phòng thử nghiệm khí hậu cho các sản phẩm quang điện & mô phỏng năng lượng mặt trời

Tại sao thử nghiệm khí hậu lại quan trọng đối với các sản phẩm quang điện

Các mô-đun quang điện (PV) hoạt động ngoài trời từ 25 đến 30 năm, tiếp xúc với nhiệt độ cực cao, lạnh cóng, bức xạ tia cực tím mạnh, độ ẩm cao và chu kỳ nhiệt nhanh. Nếu không có tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt, thất bại sớm trong lĩnh vực này sẽ trực tiếp dẫn đến tổn thất năng lượng, yêu cầu bảo hành và thiệt hại về danh tiếng. A buồng thử nghiệm khí hậu cho các sản phẩm quang điện tái tạo các yếu tố gây căng thẳng trong thế giới thực này trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát, nén hàng thập kỷ tiếp xúc với môi trường thành nhiều tuần thử nghiệm cấp tốc.

Các tiêu chuẩn quốc tế như IEC 61215 (mô-đun silicon tinh thể), IEC 61646 (mô-đun màng mỏng) và IEC 61730 (chứng nhận an toàn) yêu cầu một chuỗi thử nghiệm khí hậu xác định trước khi bất kỳ sản phẩm PV nào tiếp cận thị trường. Việc vượt qua các bài kiểm tra này không chỉ đơn thuần là một hộp kiểm theo quy định — nó cung cấp bằng chứng có ý nghĩa thống kê về độ tin cậy lâu dài và ngày càng được các nhà tài trợ dự án, công ty bảo hiểm và người mua quy mô tiện ích yêu cầu.

Hồ sơ thử nghiệm chính được thực hiện trong Phòng khí hậu PV

Buồng thử nghiệm khí hậu được xây dựng có mục đích dành cho các sản phẩm quang điện phải hỗ trợ đồng thời một số trình tự thử nghiệm đòi hỏi khắt khe hoặc liên tiếp nhanh chóng:

• Chu kỳ nhiệt (TC): IEC 61215 yêu cầu 200 chu kỳ trong khoảng từ −40 °C đến 85 °C với tốc độ tăng dần ít nhất là 100 °C/h, tạo áp lực cho các mối hàn, chất đóng gói và các mối nối.
• Nhiệt ẩm (DH): 1.000 giờ ở 85 °C / độ ẩm tương đối (RH) 85% để phát hiện sự xâm nhập của hơi ẩm, sự phân tách và sự ăn mòn của quá trình kim loại hóa tế bào.
• Độ ẩm đóng băng (HF): Đạp xe giữa điều kiện ấm áp và nhiệt độ dưới 0 để đánh giá tác động tổng hợp của độ ẩm bị giữ lại và sự hình thành băng.
• Điều kiện trước tia cực tím: Tiếp xúc với liều tia cực tím xác định trước các thử nghiệm khác để làm suy giảm trước vật liệu polyme theo cách có thể tái tạo.
• Kiểm tra căng thẳng mở rộng (giao thức IEC TS 62782 / LETID): Các chuỗi chu trình nhiệt và nhiệt ẩm dài hơn được các phòng thí nghiệm về khả năng thanh toán sử dụng để sàng lọc sự suy thoái do ánh sáng và nhiệt độ tăng cao (LETID).

Buồng phải duy trì độ đồng đều nhiệt độ và độ ẩm chặt chẽ (thường là ± 2 ° C và ± 3% RH) trên toàn bộ khối lượng làm việc để đảm bảo rằng mọi vị trí mô-đun trong tải nhiều mô-đun đều nhận được mức ứng suất như nhau, giữ cho kết quả thử nghiệm có thể so sánh và lặp lại.

Những điều cần tìm trong Phòng thử nghiệm khí hậu PV

Việc chọn đúng buồng không chỉ liên quan đến việc phù hợp với phạm vi nhiệt độ. Các kỹ sư tìm nguồn cung ứng buồng thử nghiệm khí hậu cho các sản phẩm quang điện nên đánh giá cẩn thận các thông số kỹ thuật sau:

Các bảng định dạng lớn (các ô G12 và M10 hiện sản xuất các mô-đun có chiều dài vượt quá 2,2 m) yêu cầu buồng mở hoặc buồng có thể tích lớn. Xác nhận rằng độ mở cửa buồng và khoảng cách giá bên trong phù hợp với định dạng mô-đun cụ thể của bạn trước khi mua.

Phòng môi trường mô phỏng năng lượng mặt trời : Kết hợp ánh sáng và khí hậu

A buồng môi trường mô phỏng năng lượng mặt trời tích hợp mặt trời nhân tạo — đèn hồ quang xenon, mảng halogen kim loại hoặc mô phỏng năng lượng mặt trời dựa trên đèn LED — trực tiếp bên trong vỏ bọc khí hậu. Sự kết hợp này mở ra các khả năng kiểm tra mà buồng đo độc lập không thể cung cấp:

• Ngâm nhẹ dưới nhiệt độ được kiểm soát: Loại bỏ sự biến đổi hiệu suất do biến động nhiệt độ môi trường gây ra, mang lại kết quả ổn định ổn định, có thể tái tạo cho các tế bào màng mỏng và perovskite.
• Độ ẩm UV kết hợp lão hóa: Mô phỏng môi trường UV ven biển hoặc sa mạc với độ ẩm đồng thời, thích hợp cho các nghiên cứu về sự đổi màu của chất bao bọc và sự rạn nứt của tấm nền.
• Sàng lọc LETID/LID: Sự suy giảm do ánh sáng và nhiệt độ tăng cao đòi hỏi phải chiếu sáng ở mức bức xạ xác định (thường là 0,5–1 Mặt trời) trong khi mô-đun được giữ ở nhiệt độ 75–85 °C — không thể nếu không có buồng môi trường mô phỏng năng lượng mặt trời tích hợp.
• Nghiên cứu tương quan ngoài trời: Các phòng thí nghiệm nghiên cứu sử dụng các cấu hình có thể lập trình để tuần hoàn bức xạ, nhiệt độ và độ ẩm để tương quan giữa tốc độ lão hóa với dữ liệu triển khai thực địa từ các vùng khí hậu cụ thể (khô cằn, nhiệt đới, ôn đới).

Bộ mô phỏng năng lượng mặt trời được tích hợp vào các buồng khí hậu được phân loại theo mức độ phù hợp quang phổ, độ không đồng nhất và độ không ổn định về thời gian theo IEC 60904-9. Đối với hầu hết các công việc về khả năng thanh toán và trình độ chuyên môn, Trình mô phỏng lớp AAA (phù hợp quang phổ A, độ không đồng nhất 2%, độ không ổn định 1%) là cần thiết để đảm bảo rằng các phép đo IV được thực hiện trong hoặc sau khi tiếp xúc với khí hậu có thể truy nguyên và so sánh được giữa các phòng thí nghiệm.

Các yêu cầu về công nghệ quang điện mới nổi và phòng phát triển

Việc thương mại hóa nhanh chóng các tế bào song song perovskite-silicon, mô-đun hai mặt và vật liệu PV (BIPV) tích hợp trong tòa nhà đang đẩy thiết bị kiểm tra khí hậu vào lãnh thổ mới. Các lớp perovskite rất nhạy cảm với độ ẩm và oxy, nghĩa là một số trình tự thử nghiệm phải được tiến hành trong buồng khí quyển trơ hoặc với mức độ ẩm vết được kiểm soát ở mức 1% RH - thấp hơn nhiều so với mức mà hầu hết các buồng tiêu chuẩn hỗ trợ.

Mô-đun hai mặt yêu cầu chiếu sáng đồng thời từ cả hai mặt trong quá trình ngâm ánh sáng. Các buồng môi trường mô phỏng năng lượng mặt trời được thiết kế để thử nghiệm hai mặt kết hợp bảng chiếu sáng thứ cấp trên sàn buồng, với bức xạ có thể điều chỉnh độc lập để mô phỏng sự đóng góp của suất phản chiếu thực tế (thường là 10%–30% bức xạ phía trước).

Như công suất đầu ra của mô-đun vượt quá 700 W và điện áp chuỗi trong các mảng quy mô tiện ích đạt tới 1.500 V DC, các buồng cũng phải hỗ trợ thử nghiệm suy giảm điện thế do điện áp cao (PID) theo tiêu chuẩn IEC 62804, trong đó các mô-đun bị lệch ở điện áp hệ thống khi tiếp xúc với nhiệt ẩm. Điều này đòi hỏi các hệ thống cách ly và cấp điện áp cao chuyên dụng được đánh giá để hoạt động liên tục ở nhiệt độ và độ ẩm cao.

Tích hợp hệ thống đo lường để giám sát tại chỗ

Buồng khí hậu hiện đại để thử nghiệm quang điện không phải là vỏ bọc thụ động - chúng là nền tảng đo lường tích hợp. Các phòng thí nghiệm hàng đầu kết nối phòng của họ với:

• Công cụ theo dõi đường cong IV tại chỗ: Đo các đặc tính dòng điện-điện áp tại các khoảng thời gian xác định trong suốt trình tự thử nghiệm mà không làm gián đoạn chu trình khí hậu, cho biết chính xác thời điểm và cách thức xảy ra sự suy giảm.
• Cổng hình ảnh điện phát quang (EL): Một số buồng bao gồm các khung nhìn trong suốt về mặt quang học hoặc các tấm có thể tháo rời cho phép camera EL chụp ảnh các mô-đun mà không cần tháo chúng ra khỏi môi trường thử nghiệm.
• Hệ thống thu thập dữ liệu (DAQ): Ghi lại nhiệt độ, độ ẩm, độ bức xạ, điện áp và dòng điện ở tần số cao, tạo hồ sơ sẵn sàng cho kiểm toán cho các tổ chức chứng nhận như TÜV, UL hoặc VDE.
• Hệ thống giám sát và báo động từ xa: Bộ điều khiển được kết nối với đám mây cho phép người quản lý phòng thí nghiệm nhận cảnh báo theo thời gian thực và điều chỉnh các thông số xét nghiệm từ xa, tối đa hóa thời gian hoạt động cho các xét nghiệm liên tục trong 1.000 giờ.

Sự kết hợp giữa kiểm soát môi trường chính xác và phép đo tại chỗ toàn diện đã biến buồng thử nghiệm khí hậu dành cho các sản phẩm quang điện từ một công cụ đo áp suất đơn giản thành một nền tảng nghiên cứu độ tin cậy toàn diện — có khả năng tạo ra hiểu biết sâu sắc về cơ học cần thiết để thiết kế thế hệ tiếp theo của công nghệ năng lượng mặt trời bền bỉ, có khả năng thanh toán.