Ensaio de células fotovoltaicas
Enormes quantidades, longo ciclo de vida e somente poucas até nenhuma diretriz para ensaio.Eis o cenário atual na fotovoltaica.Para mesmo assim sobreviver no mercado fortemente disputado e alcançar dos dados de desempenho e os ciclos de vida prometidos aos menores preços, é indispensável verificar seu produto.No cenário de forte queda de preços nos últimos anos somente é possível sobreviver por meio de qualidade melhor, produção com boa relação custo-benefício e segurança maior.
Desafios:
Uma célula fotovoltaica está exposta diariamente a condições ambientais extremas.Chuva, granizo, ventania, mas também grandes variações de temperatura não podem comprometer a capacidade funcional.O peso da neve, gelo e também trabalhos de montagem devem ser suportados sem ocorrência de danos e isso com um ciclo de vida desejado de até 40 anos.São altos requisitos quanto a propriedades elétricas e também mecânicas.Contudo, justamente para os requisitos mecânicos de componentes não há normas de ensaio.Exceto diretrizes internas em contratos avulsos entre fornecedores e fabricantes, não existe qualidade assegurada padronizada para células fotovoltaicas.A ausência de padrões e os requisitos individuais dos clientes requerem dispositivos de ensaio e tarefa de ensaio customizados.Aqui entram em campo os especialistas em ensaio de materiais.
Exemplos de soluções de ensaio
Para obter uma ideia sobre a utilização de ensaios de materiais destrutivos na fabricação de células fotovoltaicas e na fabricação de módulos são apresentadas aplicações de ensaio neste exemplo de controles de produção nas respectivas etapas de produção de células de camada grossa.
Células fotovoltaicas ou células solares são componentes elétricos os quais convertem a energia de radiação contida na luz diretamente em energia elétrica.
Os principais tipos de construção:
- Células fotovoltaicas de camada grossa são constituídas por silício mono-cristalino ou policristalino.Elas são muito utilizadas na Europa Central uma vez que se destacam por seu alto grau de eficiência (superior a 20 %).Ademais, elas se destacam por seu alto grau de eficiência por área.Para 1 Kwp por ex. é necessária uma área de telhado de aprox. 8 metros quadrados.O consumo de material e de energia na fabricação dos módulos é relativamento alto e, portanto, a qualidade assegurada coerente é indispensável.
- Células fotovoltaicas de camada fina existem em diferentes variações, dependendo do substrato e dos materiais aplicados por metalização por vácuo: silício amorfo ou microcristalino (a-Si, μ-Si), arsenieto de gálio (GaAs), telureto de cádmio (CdTe) ou compostos de seleneto de cobre e índio (gálio) e enxofre (CIGS).As células de camada fina se distinguem das células fotovoltaicas baseadas em wafers cristalinos de silício, principalmente quanto a seus processos de produção e por meio das espessuras de camada dos materiais utilizados.
- Células fotovoltaicas orgânicas (feitas em plásticos com propriedades de semicondutores)
Em decorrência das diferentes tecnologias e, portanto, da estrutura em parte fundamentalmente diferente dos tipos de células fotovoltaicas, surgem diferentes tarefas de ensaio, dependendo da tecnologia de célula fotovoltaica.
Ensaio de peel em filmes Tedlar
Camadas de plástico EVA (Espuma Vinílica Acetinada) ou resinas moldadas são laminadas de ambos os lados e criam uma proteção contra corrosão à prova d'água. Um filme de Tedlar® ou uma placa de vidro na parte de trás criam mais uma proteção para o módulo. Com o ensaio de descascamento a 90°, é estabelecida a resistência destas ligações. Aqui o filme de Tedlar® é fixado com uma garra tipo parafuso e contraído com uma placa de vidro. Para este ensaio, por sua vez, é adequada uma máquina de ensaios de uma coluna, uma vez que podem ser testadas grandes placas de vidro de diferentes tamanhos, sem problemas. Por um lado, este ensaio é realizado durante o processamento para verificação da correta configuração dos parâmetros da máquina. Por outro lado, este ensaio também é usado no controle de entrada de mercadorias, e nos testes de requalificação, depois do vencimento do prazo de validade. Para satisfazer aos padrões, as forças de descolamento do filme de Tedlar® precisam suportar até 250 N.
Ensaio de retirada entre tomada de conexão e cabo de conexão
Vários testes de segurança são recomendados para o módulo completo, como o de resistência da estrutura do quadro, determinação das forças de pressão e extração dos suportes de canto, ensaios de descolamento das ligações elétricas, bem como os ensaios de tração, compressão e flexão nos sistemas de montagem para a fixação do módulo. Ensaios de separação dos cabos na caixa de ligação podem ser realizados com a ajuda de uma máquina de ensaios de duas colunas da série Allround da Zwick. A caixa de ligação é mantida em um suporte de garras especial. O cabo de ligação é segurado por meio de uma garra tipo parafuso e puxado da caixa com forças de até 5 kN.
Ensaio de tampografia em vidro de segurança conforme DIN ISO 614 Forma A e B
Uma placa de vidro de 25x25 é aplicada sobre um dispositivo de flexão de anel duplo (composto de anel de apoio e carga, bem como pinos de fixação para fixar a amostra) no ensaio de perfuração estática.Um mandril de teste carrega a amostra até sua ruptura.O recipiente metálico impede a penetração de estilhaços de vidro no acionamento da máquina.Este ensaio é realizado conforme normas por uma máquina de ensaios de duas colunas com Fmax de 50 kN.
ProLine com ensaio de flexão 4 pontos em vidro para construção civil conforme EN 1288-3
- Para o teste de segurança da placa de vidro utilizada, pode ser aplicado um ensaio de perfuração estática, conforme EN EN 1288-5 ou o ensaio de flexão de 4 pontos, conforme EN 1288-3.
- Para ambos os ensaios é utilizada uma máquina de ensaios AllroundLine da ZwickRoell.Dispositivos de segurança devem ser integrados nos dois testes, para evitar danos por estilhaços de vidros descontrolados.
- Este sistema de ensaio foi compilado especialmente para a determinação da resistência à flexão de vidro laminado na construção civil conforme EN 1288-3 e atende a todos os requisitos da norma.Todos os rolos de apoio e de flexão são livremente giratórios e possuem as dimensões e as distâncias exigidas.
