Preskušanje sončnih celic
Izjemno velike količine, dolga pričakovana življenjska doba in zelo malo smernic za preskušanje, ki jih sploh ni - to je trenutno stanje v industriji fotovoltaike. Preskušanje je bistvenega pomena za podjetja, ki želijo ostati akterji na tem močno konkurenčnem trgu in doseči obljubljene podatke o uspešnosti in pričakovano življenjsko dobo ob najnižjih cenah. Sončne celice lahko preživijo izjemen padec cen v zadnjih letih le z izboljšano kakovostjo, stroškovno učinkovito proizvodnjo in večjo varnostjo.
Izziv
Sončne celice so vsak dan izpostavljene ekstremnim vplivom v okolju. Dež, toča, nevihte in velika nihanja temperature ne smejo škodovati funkcionalnosti izdelka. Morajo biti sposobni prenesti težo snega, ledu in namestitve, da dosežejo želeno pričakovano življenjsko dobo 40 let brez poškodb. Ta pričakovanja so velika tako glede električnih kot mehanskih lastnosti. Vendar preskusni standardi za mehanske zahteve za sestavne dele ne obstajajo. Poleg notranjih individualnih pogodbenih določb med dobavitelji in proizvajalci ne obstajajo standardizirane smernice za zagotavljanje kakovosti sončnih celic. Pomanjkanje standardov in individualnih potreb strank pomeni, da je potrebna prilagojena preskusna oprema in preskus. Tu nastopajo strokovnjaki za preskušanje materialov.
Primeri preskusnih rešitev
Da bi razumeli, kako se preskušanje destruktivnih materialov uporablja pri proizvodnji sončnih celic in modulov, so predstavljeni primeri nadzora proizvodnje za posamezne faze proizvodnje aplikacij za preskušanje debeloplastnih celic.
Sončne celice ali fotonapetostne celice so električne komponente, ki pretvarjajo sevalno energijo, ki jo vsebuje svetloba, neposredno v električno energijo.
Glavne vrste:
- Sončne celice iz debelega filma so narejene iz monokristalnega ali polikristalnega silicija. Zaradi visoke učinkovitosti (več kot 20%) se pogosto uporabljajo v srednji Evropi. Poleg tega jih odlikuje visoka stopnja učinkovitosti na enoto površine. Na primer približno 8 kvadratnih metrov strešne površine je potrebna za proizvodnjo 1 Kwp. Količina materiala in energije, ki je potrebna za izdelavo teh modulov, je razmeroma velika, zato je zagotavljanje kakovosti bistvenega pomena.
- Tanke sončne celice obstajajo v številnih različicah glede substratov in materialov, ki se nalagajo s paro: amorfni ali mikrokristalni silicij (a-Si, μ-Si), galijev arzenid (GaAs), kadmijev tellurid (CdTe) ali baker-indij- (kalijev) -žveplo-selen spojine (CIGS). Tankoslojne celice se od sončnih celic na osnovi rezin iz kristalnega silicija razlikujejo predvsem po postopku izdelave in debelini filma uporabljenih materialov.
- Organske sončne celice (iz plastike s polprevodniškimi lastnostmi)
Zahteve za preskušanje se lahko precej razlikujejo glede na vrsto sončne celice, saj lahko različne tehnologije, ki se uporabljajo, v nekaterih primerih privedejo do popolnoma drugačnih oblik.
Preskus odlepljanja na Tedlarjevem filmu
Folije iz plastike EVA (etilen vinil acetat) ali litih smol so na obeh straneh laminirane, da tvorijo vodotesno korozijsko zaščito, medtem ko folija Tedlar® ali steklena folija na zadnji strani modula dodatno ščitita. Trdnost vezi se preskusi s preskusom odlepljanja 90°, pri katerem je film Tedlar® vpet v vijačne čeljusti in odstranjen s steklene pločevine. Za ta preskus je primeren enoslonski preskusni stroj, saj omogoča brez težav preskušanje steklenih plošč različnih velikosti. Ta preskus se izvaja med proizvodnjo, da se preveri, ali so parametri stroja pravilno nastavljeni. Uporablja se tudi pri notranjih pregledih blaga in med preskusi ponovne usposobljenosti po izteku roka uporabnosti. Za izpolnitev standardov mora film Tedlar® prenesti silo odlepljanja do 250 N.
Preskus izvleka med razvodno omarico in priključnim kablom
Za dokončani modul se priporočajo različni varnostni preskusi, vključno s preskusom trdnosti konstrukcije okvirja, določanjem pritisnih in izvlečnih sil vogalnih nosilcev, preskusi izvlečenja električnih priključkov in preskusi natezanja, tlaka in upogiba na pritrdilnem sistemu za pritrditev modula. Preskuse izvlečenja kablov na razdelilni omarici je mogoče izvesti z uporabo dvostebrnega preskusnega stroja iz serije Allround podjetja ZwickRoell. Razdelilna omarica je zadržana v posebnih držalih za vzorce, medtem ko je povezovalni kabel v vijačnih čeljustih in izvlečen iz škatle s silo do 5 kN.
Preskus udarca na kaljenem varnostnem steklu po ISO 614, obrazca A in B
Pri vbodnem preskusu je steklena plošča velikosti 25x25 mm nameščena v kompletu za upogibno preskušanje z dvojnim obročem (sestavljen iz podpornega in obremenitvenega obroča in zatičev za pritrditev vzorca). Nato se matrica uporabi za obremenitev vzorca do porušitve. Kovinska posoda preprečuje vstop steklenih drobcev v pogon stroja. Ta preskus se izvede v skladu s standardom z uporabo 2-stolpnega preskusnega stroja z največjo silo 50 kN.
ProLine s 4-točkovnim upogibnim preskusom na strukturnem steklu po EN 1288-3
- Za preskus varnosti uporabljene steklene pločevine lahko uporabimo bodisi statično vbodno preskušanje po EN 1288-5 bodisi 4-točkovni upogibni preskus po EN 1288-3.
- Za oba preskusa se uporablja ZwickRoell AllroundLine preskusni stroj, ki zahteva vgradnjo varnostnih naprav za preprečevanje škode ali poškodb zaradi letečih steklenih drobcev.
- Ta preskusni sistem je bil posebej sestavljen za uporabo pri določanju upogibne trdnosti ravnega stekla v skladu z EN 1288-3 in izpolnjuje vse zahteve standarda. Vsa nakovala in upogibni valji se lahko prosto vrtijo in so v zahtevanih dimenzijah in razdaljah.
