Zkoušení solárních článků
Na jedné straně ohromné množství výrobků a očekávaná vysoká životnost, na druhé straně velmi málo nebo žádné pokyny pro zkoušení – taková je současná situace ve fotovoltaickém průmyslu. Pro společnosti, které se chtějí udržet na tomto tvrdém konkurenčním trhu, dosáhnout slibovaných parametrů, životnosti a nabídnout nejnižší ceny, se zkoušení stává nezbytné. Obrovský pokles cen solárních článků, k němuž došlo během posledních let, je možné ustát pouze zlepšením kvality, nákladově efektivní výrobou a vyšší bezpečností.
Zásadní problémy
Solární články jsou každodenně vystaveny extrémům prostředí. Déšť, krupobití, bouře ani značné výkyvy teploty by neměly ovlivnit jejich funkčnost. Odolnost vůči váze sněhu, ledu a také montáž musí zaručit požadovanou životnost 40 let bez poškození. Tato vysoká očekávání se týkají jak elektrických, tak mechanických charakteristik. Nicméně standardizované požadavky na mechanické zkoušení komponentů nejsou k dispozici. Kromě interních individuálních smluvních ustanovení mezi dodavateli a výrobci neexistují standardizované pokyny pro zajištění kvality solárních článků. Nedostatek standardů či individuální potřeby a požadavky zákazníků si žádají testovací zařízení a zkoušky přizpůsobené na míru. Zde vstupují do hry odborníci na testování materiálů.
Příklady řešení zkoušek
Pro porozumění, jaké destruktivní zkoušky se používají v procesu výroby fotovoltaických článků a panelů, jsou uvedeny příklady řízení jednotlivých fází výroby krystalických článků a používaných zkoušek.
Solární nebo fotovoltaické články jsou elektrické komponenty, které přeměňují energii světelného záření přímo na energii elektrickou.
Hlavní typy:
- Fotovoltaické články vyrobené z mono- či polykrystalického křemíku. Pro svou vysokou účinnost (nad 20 %) jsou široce používány ve střední Evropě. Navíc vykazují nejlepší poměr výkonu na jednotku plochy. Například asi 8 čtverečních metrů střechy může poskytnout až 1 kWp. Cena za materiál a energii při výrobě těchto panelů je relativně vysoká, proto je zásadní věcí zajištění kvality.
- Tenkovrstvé solární články existují v mnoha podobách podle základního materiálu a napařené vrstvy: amorfní nebo mikrokrystalický křemík (a-Si, μ-Si), arzenid galia (GaAs), cadmium telurid kadmia (CdTe) nebo směs měď-indium-(draslík)-síra-selen (CIGS). Tenkovrstvé články se od článků fotovoltaických, založených na deskách z krystalického křemíku, liší v první řadě výrobní technologií a tloušťkou fólie použitého materiálu.
- Organické fotovoltaické články (vyrobené z polovodičových plastů)
Požadavky na zkoušení se mohou značně lišit podle typu fotovoltaického článku. Používání různých technologií může totiž v některých případech vést k zásadně odlišné konstrukci.
Zkouška přilnavosti fólie Tedlar
Na obou stranách článku je zatavena laminační fólie EVA (ethylén-vinylacetát) nebo film lité pryskyřice, a tak vytvářejí vodotěsnou ochranu proti korozi, zatímco fólie Tedlar® nebo skleněná deska na zadní straně slouží jako další ochranu modulu. Přilnavost vrstev se zkouší tak, že fólie Tedlar® se upne do šroubovacích čelistí a odlupuje se ze skleněného plátu pod úhlem 90°. Pro tento druh zkoušky je vhodný jednosloupový přístroj, který bez problémů poskytuje použít různé velikosti skleněného plátu. Tato zkouška je součástí do výrobního procesu pro kontrolu správného nastavení technologických parametrů. Stejně tak se využije při vstupní kontrole zboží a pro přezkoušení po uplynutí doby použitelnosti. Podle stanoveného předpisu musí fólie Tedlar® vydržet odlupovací sílu 250 N.
Zkouška vytažení připojovacího kabelu z rozvodné skříně
Ověření bezpečnosti finálního výrobku zahrnuje řadu doporučených testů, k nimž patří také zkouška pevnosti rámové konstrukce, stanovení přítlačných a vytrhávacích sil rohových konzol, zkoušek vytažení elektrických spojů či zkoušek tahem, tlakem a ohybem montážních prvků pro připevnění panelů. Zkouška na vytažení kabelů z připojovací skříně se může provést např. na dvousloupovém zkušebním stroji ZwickRoell řady Allround. Připojovací skříňka se umístí do speciálního držáku na vzorky, zatímco spojovací kabel se upne do šroubovací čelisti a je vytahován silami až do 5 kN.
Průrazová zkouška tvrzeného bezpečnostního skla podle ISO 614 Metoda A a B
Při průrazové zkoušce je skleněný plátek o rozměrech 25 x 25 mm položen na dvojitý kruhový ohybový přípravek (skládající se z podpěrného a zatěžovaného kroužku a dorazových kolíků pro zajištění pozice vzorku). Razidlem se postupně zatěžuje vzorek až do porušení. Kovová nádoba zabraňuje odlétání střepů skla do jednotky pohonu stroje. Standardní provedení této zkoušky využívá dvousloupového zkušebního stroje o maximální síle 50 kN.
ProLine a zkouška čtyřbodovým ohybem stavebního skla podle EN 1288-3
- Pro ověření bezpečnosti skleněných plátů se používá také statická průrazová zkouška podle EN 1288-5 nebo zkouška čtyřbodovým ohybem podle EN 1288-3.
- Pro oba typy zkoušek se používá stroj ZwickRoell řady AllroundLine vyžadující přídavné bezpečnostní vybavení, které zabraňuje zranění nebo poškození způsobené odletujícími skleněnými střepy.
- Tento zkušební systém byl speciálně zkonstruován pro stanovení pevnosti skla v ohybu podle EN 1288-3 a splňuje veškeré požadavky této normy. Veškeré válcové podpory a opěry se mohou volně otáčet a nastavit na požadované rozměry i vzdálenosti.
