غرفة اختبار الوحدة الكهروضوئية ودليل معدات اختبار المتانة البيئية

دور الاختبارات البيئية في تأهيل الوحدات الكهروضوئية

أ غرفة اختبار الوحدة الكهروضوئية عبارة عن حاوية دقيقة للتحكم في المناخ مصممة لمحاكاة مجموعة كاملة من الضغوط البيئية التي تواجهها الألواح الشمسية طوال فترة خدمتها المقدرة - والتي تتراوح عادةً من 25 إلى 30 عامًا من التعرض الخارجي. ومن خلال ضغط عقود من التدهور الواقعي في دورات مختبرية خاضعة للرقابة، تسمح هذه الغرف للمصنعين وهيئات إصدار الشهادات والمؤسسات البحثية بتحديد أوضاع الفشل قبل دخول الوحدات إلى الميدان.

يجب أن تلبي معدات اختبار المتانة البيئية للخلايا الكهروضوئية مجموعة من متطلبات الأداء أكثر تطلبًا من غرف المناخ الصناعية القياسية. تجمع الوحدات الكهروضوئية بين مواد مختلفة - الزجاج المقسى، والمغلفات، وتمعدن الخلايا، والألواح الخلفية، وصناديق التوصيل - ولكل منها معاملات تمدد حراري مختلفة وسلوكيات امتصاص الرطوبة. أccelerated aging tests must simultaneously stress all material interfaces لإنتاج بيانات الفشل التي ترتبط بشكل موثوق بمعدلات التدهور الميداني.

معايير الاختبار الأساسية التي تحكم غرف اختبار الوحدات الكهروضوئية

تحدد معايير التأهيل الدولية للسيليكون البلوري والوحدات الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة التسلسلات البيئية المحددة التي يجب على غرف الاختبار تكرارها. يعد الامتثال لهذه المعايير شرطًا أساسيًا للوصول إلى الأسواق في معظم أسواق الطاقة الشمسية الكبرى.

• إيك 61215 — معيار التأهيل الأساسي للوحدات الكهروضوئية الأرضية، والذي يغطي التدوير الحراري (TC200: 200 دورة من -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية)، والحرارة الرطبة (DH1000: 1000 ساعة عند 85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية)، وتجميد الرطوبة، والتكييف المسبق للأشعة فوق البنفسجية. يجب أن تحقق الغرف المستخدمة في اختبار إيك 61215 معدلات انتقال لدرجة الحرارة تبلغ ≥100 درجة مئوية / ساعة والتحكم في الرطوبة النسبية ضمن ±2% من نقطة الضبط.
• إيك 61730 — معيار سلامة الوحدة، والذي يعمل بالتوازي مع المواصفة القياسية إيك 61215 ويتضمن اختبارات إضافية للعزل الكهربائي تحت ضغط درجة الحرارة والرطوبة.
• إيك 62782 — اختبار الحمل الميكانيكي الديناميكي الدوري، الذي يتطلب غرفًا أو تركيبات اختبار قادرة على تطبيق ± 1000 باسكال من فروق الضغط مع التحكم في درجة الحرارة والرطوبة في نفس الوقت.
• يو ال 61730 — معيار السلامة في أمريكا الشمالية، والذي يتوافق بشكل وثيق مع المواصفة IEC 61730 ولكن مع متطلبات إضافية للاستخدام في أسواق الولايات المتحدة وكندا.
• إيك 61701 - اختبار تآكل ضباب الملح للوحدات المنتشرة في البيئات الساحلية والبحرية، مما يتطلب غرف ضباب ملحية متخصصة قادرة على توليد الهباء الجوي بشكل مستمر بمعدلات تركيز وترسيب يمكن التحكم فيها.

بالإضافة إلى التأهيل الأساسي، يتم توسيع بروتوكولات اختبار التحمل مثل اللجنة الكهروتقنية الدولية TS 62804 (التدهور الناجم المحتمل) و اللجنة الكهروتقنية الدولية TS 63126 (اختبار درجات الحرارة العالية للوحدات المصنفة فوق 70 درجة مئوية) مطلوب بشكل متزايد من قبل مطوري المشاريع على نطاق المرافق ومؤسسات التمويل التي تجري العناية الفنية الواجبة المستقلة.

أنواع غرف اختبار الوحدات الكهروضوئية ومعدات المتانة البيئية

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

الغرف المركبة: ركوب الدراجات الحرارية مع الحمل الكهربائي

أdvanced PV testing laboratories increasingly specify غرف الدراجات الحرارية المتحيزة كهربائيا ، والتي تطبق تيارًا أو جهدًا متحكمًا فيه على الوحدة قيد الاختبار طوال دورة درجة الحرارة. تعمل وحدات التشغيل في Isc أو Voc أثناء الرحلات الحرارية على الضغط على الوصلات البينية للخلايا ومفاصل اللحام والثنائيات الالتفافية في ظل ظروف تحاكي بشكل أوثق العملية الميدانية الحقيقية مقارنة بالدراجات غير المتحيزة. تتطلب هذه الأنظمة قضبان توصيل متكاملة لإمداد الطاقة، وموصلات تغذية مصنفة لنطاق الرطوبة الكامل للغرفة، وقنوات الحصول على البيانات القادرة على تسجيل خصائص الوحدة IV عند كل مستوى من درجات الحرارة.

المواصفات الفنية الهامة لاختيار غرفة اختبار الطاقة الكهروضوئية

يتطلب اختيار غرفة اختبار الوحدة الكهروضوئية تقييم المواصفات التي تتجاوز نطاقات درجة الحرارة والرطوبة المذكورة في ورقة بيانات المنتج. المعلمات التالية لها التأثير الأكبر على دقة الاختبار، والإنتاجية، وتكلفة التشغيل على المدى الطويل:

• الأبعاد الداخلية القابلة للاستخدام - يصل قياس الوحدات القياسية كاملة الحجم إلى 2,278 × 1,134 ملم (لتنسيقات 72 خلية)، ويتجاوز حجم الوحدات كبيرة الحجم من الجيل التالي 2,400 × 1,300 ملم. تأكد من أن مساحة العمل الداخلية للغرفة تستوعب أكبر تنسيق للوحدة النمطية في برنامج الاختبار، مع خلوص لا يقل عن 100 مم من جميع الجوانب لتدفق الهواء.
• توحيد درجة الحرارة — تتطلب المواصفة القياسية IEC 61215 بقاء جميع النقاط الموجودة على سطح الوحدة داخلها ±2 درجة مئوية من درجة الحرارة المحددة خلال مرحلة النقع. تتطلب الغرف التي تحقق هذه المواصفات حواجز تدفق هواء مصممة بعناية وأجهزة استشعار متعددة لدرجة الحرارة موزعة عبر حجم العمل.
• معدل المنحدر وقدرة الضاغط - الحد الأدنى لمعدل المنحدر 100 درجة مئوية / ساعة للدورة الحرارية يمكن تحقيقه مع معظم الغرف الحديثة، ولكن معدلات انحدار مستدامة تتراوح بين 150-200 درجة مئوية/ساعة تقليل وقت الدورة بشكل كبير، وزيادة إنتاجية الاختبار السنوية. وهذا يتطلب ضواغط تبريد كبيرة الحجم وسخانات كهربائية عالية السعة، مما يزيد من التكلفة الرأسمالية واستهلاك الطاقة التشغيلية.
• قدرة مولد الرطوبة واستقرار التحكم — تضع اختبارات الحرارة الرطبة عند 85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية طلبًا كبيرًا على أنظمة إدارة حقن الرطوبة والتكثيف في الغرفة. يمكن أن يؤدي تجاوز الرطوبة أثناء مرحلة التكثيف إلى حدوث تكثيف سابق لأوانه على أسطح الوحدات، مما يؤدي إلى ظهور نتائج اختبارية. تحديد الغرف مع أوقات استجابة للتحكم في RH ذات الحلقة المغلقة تبلغ ≥30 ثانية .
• التغذية الكهربائية وتكامل المراقبة - بالنسبة للاختبار المتحيز وتتبع المنحنى IV في الموقع، يجب أن توفر الغرفة موصلات تغذية متعددة الأطراف ذات تصنيفات حالية مناسبة لـ Isc للوحدة (عادةً 10-20 أمبير لكل سلسلة) وعزل الجهد المقدر بما لا يقل عن 1500 فولت تيار مستمر.
• أنظمة السلامة — تتطلب الغرف المستخدمة للاختبار المتحيز كهربائيًا حماية فلاش القوس، والكشف عن الأخطاء الأرضية، وأقفال تعشيقية لإيقاف تشغيل الطاقة في حالات الطوارئ متوافقة مع متطلبات سلامة معدات المختبرات IEC 61010-1.

قائمة مراجعة المصادر والمؤهلات لمعدات اختبار المتانة البيئية

يمثل شراء غرف اختبار الوحدات الكهروضوئية استثمارًا رأسماليًا كبيرًا - تتراوح الغرف الفردية من 30,000 دولار أمريكي لوحدات الحرارة الرطبة الأساسية إلى أكثر من 300,000 دولار أمريكي للأنظمة كبيرة الحجم ومتعددة الإجهاد . إن العناية الواجبة في مرحلة تحديد المصادر تقلل بشكل كبير من مخاطر الحصول على معدات لا يمكنها دعم الاعتماد أو تنتج بيانات اختبار غير مترابطة.

• أccreditation body acceptance - التأكد من أن نموذج الغرفة وبرنامج التحكم قد تم قبولهما من قبل المختبرات المعتمدة بموجب ISO/IEC 17025 لاختبارات IEC 61215. تحتفظ بعض هيئات إصدار الشهادات بقوائم المعدات المعتمدة؛ التحقق قبل الشراء.
• تتبع المعايرة — يجب معايرة أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة وفقًا لمعايير القياس الوطنية (NIST، أو PTB، أو ما يعادلها) مع شهادات معايرة يمكن تتبعها إلى وحدات SI. اطلب وثائق المعايرة لجميع أجهزة الاستشعار كجزء من حزمة اختبار قبول المصنع (FAT).
• تسجيل البيانات والقدرة على التصدير — تتطلب تقارير اختبار IEC 61215 التسجيل المستمر لدرجة حرارة الغرفة والرطوبة خلال كل تسلسل اختبار. تأكد من أن برنامج التحكم يصدر البيانات بتنسيق متوافق مع نظام LIMS الخاص بالمختبر (نظام إدارة معلومات المختبر).
• وصول الصيانة وقطع الغيار — تعتبر خدمة الضاغط، وتنظيف مولد الرطوبة، واستبدال سدادة الباب من عناصر الصيانة الروتينية. قم بتقييم تغطية شبكة خدمة الموردين في منطقة نشر المعدات وتأكد من المهل الزمنية لتوافر قطع الغيار قبل الالتزام بالشراء.
• استهلاك الطاقة وتكلفة التشغيل — تستهلك غرفة الحرارة الرطبة التي تعمل بشكل مستمر عند درجة حرارة 85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية 8-15 كيلووات ساعة في الساعة اعتمادا على حجم الغرفة وجودة العزل. على مدى 1000 ساعة من اختبار DH، يمثل هذا فرقًا ذا مغزى في تكلفة التشغيل بين تصميمات الغرف المعزولة جيدًا وتلك المعزولة بشكل سيء.

يظل طلب اختبار قبول المصنع في منشأة الشركة المصنعة - حيث يتم تشغيل الغرفة من خلال دورة حرارية كاملة IEC 61215 وتسلسل حرارة رطب مع أجهزة استشعار مرجعية معايرة - الطريقة الأكثر موثوقية للتحقق من أن المعدات المسلمة ستفي بمواصفات الأداء المطلوبة لاختبار تأهيل الوحدة الكهروضوئية المعتمدة.