Badanie ogniw słonecznych
Ogromne ilości, długa żywotność i niewielkie lub brak wytycznych, dotyczących badań. Takie jest obecne środowisko w fotowoltaice. Aby przetrwać na wysoce konkurencyjnym rynku i osiągnąć obiecane parametry wydajnościowe i żywotność przy najniższych cenach, konieczne jest sprawdzenie swojego produktu. Ogromny spadek cen w ostatnich latach można przezwyciężyć jedynie dzięki lepszej jakości, opłacalnej produkcji i większemu bezpieczeństwu.
Wyzwania
Ogniwo słoneczne jest codziennie narażone na ekstremalne warunki środowiskowe. Deszcz, grad, burze, ale także duże wahania temperatury nie mogą pogarszać funkcjonalności. Obciążenia śniegiem, lodem i prace montażowe muszą być wytrzymywane bez uszkodzeń, przy pożądanej trwałości do 40 lat. Są to wysokie wymagania, zarówno pod względem właściwości elektrycznych, jak i mechanicznych. Nie ma jednak standardów badawczych, zwłaszcza wymagań mechanicznych komponentów. Poza wewnętrznymi, indywidualnymi wytycznymi umownymi pomiędzy dostawcami i producentami, nie ma ustandaryzowanego systemu zapewniania jakości ogniw słonecznych. Te brakujące standardy i indywidualne wymagania klientów wymagają dostosowanych do indywidualnych potrzeb obiektów i zadań badawczych. Tutaj potrzebni są eksperci od badań materiałów.
Przykłady rozwiązań badawczych
Aby uzyskać wrażenie stosowania niszczących badań materiałów w produkcji ogniw i modułów słonecznych, przedstawiono tutaj zastosowania badań na przykładzie kontroli produkcji na poszczególnych etapach produkcji ogniw grubowarstwowych.
Ogniwa słoneczne lub ogniwa fotowoltaiczne to elementy elektryczne, które przekształcają energię promieniowania zawartą w świetle bezpośrednio w energię elektryczną.
Najważniejsze typy:
- Grubowarstwowe ogniwa słoneczne wykonane są z krzemu monokrystalicznego lub polikrystalicznego. Są one szeroko rozpowszechnione w Europie Środkowej, ponieważ charakteryzują się dużą wydajnością (ponad 20%). Charakteryzują się także dużą wydajnością powierzchniową. Na przykład na 1 kWp potrzeba około 8 metrów kwadratowych powierzchni dachowej. Do produkcji tych modułów wykorzystuje się stosunkowo dużo materiałów i energii, co sprawia, że niezbędne jest ciągłe zapewnianie jakości.
- Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są dostępne w różnych odmianach, w zależności od podłoża i materiałów naparowywanych: krzem amorficzny lub mikrokrystaliczny (a-Si, μ-Si), arsenek galu (GaAs), tellurek kadmu (CdTe) lub ind miedzi ( gal). - Związki siarki i selenu (CIGS). Ogniwa cienkowarstwowe różnią się od krystalicznych ogniw słonecznych opartych na płytkach krzemowych przede wszystkim procesem produkcyjnym i grubością warstwy zastosowanych materiałów.
- Organiczne ogniwa słoneczne (wykonane z tworzyw sztucznych o właściwościach półprzewodnikowych)
Ze względu na różne technologie, a co za tym idzie zasadniczo różną strukturę typów ogniw słonecznych, w zależności od technologii ogniw słonecznych pojawiają się różne zadania badawcze.
Próba odrywania folii Tedlar
Warstwy tworzyw sztucznych wykonane z EVA (etylenu i octanu winylu) lub żywicy lanej są obustronnie laminowane i stanowią wodoodporną ochronę przed korozją. Folia Tedlar® lub szklana płyta na tylnej stronie zapewnia dodatkową ochronę modułu. Wytrzymałość tych połączeń sprawdza się za pomocą badania odrywania pod kątem 90°. Tutaj folia Tedlar® jest zaciskana w śrubowym uchwycie mocującym i ściągana ze szklanej płyty. Do tego badania nadaje się jednokolumnowa maszyna wytrzymałościowa, ponieważ można bez problemu badać płytki szklane o różnych rozmiarach. Z jednej strony badania to przeprowadza się w trakcie procesu, aby sprawdzić ustawienie parametrów maszyny. Z drugiej strony badanie to stosowane jest zarówno podczas kontroli towarów przychodzących, jak i jako część testu przekwalifikacyjnego po upływie minimalnego okresu przydatności do spożycia. Aby spełnić standardy, folia Tedlar® musi wytrzymywać siły odrywające do 250 N.
Próba ściągania między skrzynką przyłączeniową a kablem przyłączeniowym
Dla gotowego modułu wskazane są różne badania bezpieczeństwa, takie jak badanie wytrzymałościowe konstrukcji ramy, określenie sił wciskania i wyciągania łączników narożnych, próby wyrywania połączeń elektrycznych oraz próby rozciągania, ściskania i zginania badania systemów montażowych do mocowania modułów. Badania wyrywania kabli w skrzynce przyłączeniowej można przeprowadzić za pomocą dwukolumnowej maszyny wytrzymałościowej z serii AllroundLine. Skrzynka przyłączeniowa jest utrzymywana w specjalnym uchwycie mocującym. Kabel przyłączeniowy przytrzymywany jest przez śrubowy uchwyt mocujący i wyciągany ze skrzynki z siłą do 5 kN.
Próba ściskania stemplem bezpiecznego szkła zgodnie z DIN ISO 614 forma A i B
Podczas próby ściskania stemplem płytki szklanej o wymiarach 25 x 25 mm umieszcza się na urządzeniu do zginania z podwójnym pierścieniem (składającym się z pierścienia nośnego i obciążającego oraz kołków ograniczających do mocowania próbki). Następnie stempel badawczy obciąża próbę, aż do zniszczenia. Metalowy pojemnik zapobiega przedostawaniu się odłamków szkła do napędu maszyny. Badanie to przeprowadza się standardowo na dwukolumnowej maszynie wytrzymałościowej o Fmax 50 kN.
ProLine z 4-punktową próbą zginania szkła budowlanego zgodnie z EN 1288-3
- Aby sprawdzić bezpieczeństwo zastosowanej płyty szklanej, można przeprowadzić zarówno statyczną próbę ściskania stemplem zgodnie z EN 1288-5 , jak i 4-punktową próbę zginania zgodnie z EN 1288-3.
- Do obu badań jest stosowana maszyna wytrzymałościowa AllroundLine firmy ZwickRoell. W obu badaniach należy zintegrować urządzenia zabezpieczające, aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym przez niekontrolowane odłamki szkła.
- Ten system badawczy został opracowany specjalnie w celu określenia wytrzymałości na zginanie szkła płaskiego w budownictwie zgodnie z normą EN 1288-3 i spełnia wszystkie wymagania tej normy. Wszystkie podpory i rolki zginające można swobodnie obracać oraz posiadają wymagane wymiary i odległości.
