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隨著光伏組件應(yīng)用場景的多樣化以及極端氣象事件頻發(fā),越來越多的有關(guān)組件機械性能的現(xiàn)場失效被報道出來。盡管應(yīng)用于現(xiàn)場的光伏組件都通過了IEC標準中的靜態(tài)/動態(tài)機械載荷測試,但仍有在極端環(huán)境(高低溫、大風(fēng)、大雪等)中出現(xiàn)組件內(nèi)電池片嚴重隱裂和機械完整性受損的情況,因此極限高低溫條件下的機械載荷測試將能夠識別現(xiàn)有標準無法檢測到的可靠性風(fēng)險。

高溫機械載荷測試

高溫機械載荷測試的主要目的是衡量光伏組件在高溫條件下的機械性能,確保光伏組件在高溫條件下能夠穩(wěn)定高效的運行。


由于常規(guī)機械載荷測試均在室溫下進行,不能滿足高溫條件下的測試需求。高溫載荷測試是指在高溫下(85℃)進行靜態(tài)/動態(tài)機械載荷測試,充分將高溫的實際環(huán)境應(yīng)用到測試,使載荷測試數(shù)據(jù)能夠覆蓋更多適用場景。

為什么要做高溫機械載荷測試?

在高溫條件下硅膠、膠膜、背板和焊帶互聯(lián)結(jié)構(gòu)均存在不同程度的性能變化。

Beinert A J, et al. 2023.

在高溫條件下光伏組件內(nèi)部存在不同于常溫時的內(nèi)部應(yīng)力,現(xiàn)有標準內(nèi)容并不能完全模擬和復(fù)現(xiàn)組件在高溫條件下的性能表現(xiàn)?,F(xiàn)有的可參考的光伏組件機械載荷標準,僅考慮當(dāng)組件在風(fēng)壓作用下,光伏組件承受正、反方向的交變壓力,但是高溫氣候條件下或者組件與屋頂結(jié)構(gòu)之間幾乎沒有間隙時屋頂光伏組件長期受太陽光照射后,光伏組件溫度升高的情況,現(xiàn)有測試標準則脫離實際應(yīng)用條件。高溫機械載荷測試是基于光伏組件的高溫應(yīng)用場景而產(chǎn)生的實際測試需求。

低溫機械載荷測試

低溫機械載荷測試的主要目的是獲取光伏組件在低溫條件下的機械性能,確保光伏組件在高寒缺電地區(qū)能夠穩(wěn)定高效的運行。

由于常規(guī)機械載荷測試均在室溫下進行,不能滿足低溫條件下的測試需求。低溫載荷測試是指在低溫下(-40℃或-20℃)進行靜態(tài)/動態(tài)機械載荷測試,充分將寒冷氣候的實際環(huán)境應(yīng)用到測試,使載荷測試數(shù)據(jù)能夠覆蓋更多適用場景。

為什么要做低溫機械載荷測試?

在低溫條件下膠膜、背板和焊帶互聯(lián)結(jié)構(gòu)均會存在不同程度的性能變化。

01

封裝材料

02

背板

03

焊帶、電池片膜層等

04

邊框與玻璃

封裝材料

EVA膠膜的玻璃化溫度為0~10 ℃,在0 ℃以下時,EVA 膠膜開始逐漸喪失彈性,進入剛性狀態(tài)。EVA 膠膜的脆性溫度為-30~-50 ℃,當(dāng)溫度降到脆性溫度以下時,EVA膠膜表現(xiàn)出脆性,少許的外力、較小的形變就會使其受到破壞;低溫環(huán)境還會導(dǎo)致EVA膠膜的粘結(jié)性能嚴重下降,使光伏組件發(fā)生脫層。光伏組件封裝材料(EVA,TPO,POE)的彈性模量越冷越高,即表現(xiàn)為越冷越硬,緩沖應(yīng)力的能力越差。

背板

PET在背板結(jié)構(gòu)中較厚,在極端低溫下其彈性會大幅降低,導(dǎo)致其承受外力沖擊的能力下降,從而會導(dǎo)致隱裂或磨損,保護性能也會受到影響。

焊帶、電池片膜層等

在低溫條件下彈性降低,在外部載荷導(dǎo)致的形變影響下可能會導(dǎo)致脫層、脫焊、隱裂等可靠性風(fēng)險。

邊框與玻璃

低溫會造成面板玻璃和邊框熱膨脹系數(shù)(CTE)失配,導(dǎo)致組件內(nèi)部主應(yīng)力增大,需驗證組件的低溫可靠性。