اتاق آزمایش آب و هوا برای محصولات فتوولتائیک و شبیه سازی خورشیدی

چرا آزمایش آب و هوا برای محصولات فتوولتائیک حیاتی است؟

ماژول های فتوولتائیک (PV) به مدت 25 تا 30 سال در فضای باز کار می کنند، در معرض گرمای شدید، سرمای منجمد، تابش شدید UV، رطوبت بالا و چرخه حرارتی سریع قرار دارند. بدون صلاحیت دقیق زیست محیطی، شکست زودرس در این زمینه مستقیماً به بازده انرژی از دست رفته، ادعاهای ضمانت و آسیب شهرت تبدیل می شود. الف اتاق آزمایش آب و هوا برای محصولات فتوولتائیک این عوامل استرس زای دنیای واقعی را در یک محیط آزمایشگاهی کنترل‌شده تکرار می‌کند و دهه‌ها قرار گرفتن در معرض محیطی را به هفته‌ها آزمایش سریع فشرده می‌کند.

استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 61215 (ماژول‌های سیلیکون کریستالی)، IEC 61646 (ماژول‌های لایه نازک)، و IEC 61730 (صلاحیت ایمنی) یک توالی مشخص از آزمایش‌های آب و هوایی را قبل از رسیدن هر محصول PV به بازار الزامی می‌کنند. گذراندن این آزمون‌ها صرفاً یک چک باکس نظارتی نیست - از نظر آماری شواهد معنی‌داری از قابلیت اطمینان بلندمدت ارائه می‌کند و به طور فزاینده‌ای توسط تأمین‌کنندگان مالی پروژه، بیمه‌گران و خریداران در مقیاس ابزار مورد تقاضا است.

پروفیل های تست کلیدی که در اتاقک اقلیمی PV انجام می شود

یک محفظه آزمایش آب و هوایی که برای محصولات فتوولتائیک ساخته شده است، باید چندین توالی تست را به طور همزمان یا به سرعت پشت سر بگذارد:

• چرخه حرارتی (TC): IEC 61215 به 200 چرخه بین 40- تا 85 درجه سانتیگراد با سرعت رمپ حداقل 100 درجه سانتیگراد در ساعت نیاز دارد، اتصالات لحیم کاری تحت فشار، کپسولاتورها و اتصالات داخلی.
• گرمای مرطوب (DH): 1000 ساعت در دمای 85 درجه سانتیگراد / رطوبت نسبی 85 درصد (RH) برای تشخیص نفوذ رطوبت، لایه لایه شدن و خوردگی فلزی شدن سلول.
• رطوبت انجماد (HF): چرخش بین شرایط گرم مرطوب و دماهای زیر صفر برای ارزیابی اثر ترکیبی رطوبت محبوس شده و تشکیل یخ.
• آماده سازی UV: قرار گرفتن در معرض دوز مشخص UV قبل از آزمایشات دیگر برای تجزیه مواد پلیمری به روشی تکرارپذیر.
• تست استرس گسترده (IEC TS 62782 / پروتکل های LETID): گرمای مرطوب طولانی‌تر و توالی‌های چرخه حرارتی که توسط آزمایشگاه‌های بانک‌پذیری برای غربالگری نور و تخریب ناشی از دمای بالا (LETID) استفاده می‌شوند.

محفظه ها باید یکنواختی دما و رطوبت (معمولاً ± 2 درجه سانتیگراد و RH ± 3٪) را در کل حجم کاری حفظ کنند تا اطمینان حاصل شود که هر موقعیت ماژول در یک بار چند ماژول همان سطح تنش را دریافت می کند و نتایج آزمایش را قابل مقایسه و تکرار نگه می دارد.

در یک اتاق آزمایش آب و هوایی PV به دنبال چه چیزی باشید

انتخاب محفظه مناسب فراتر از تطبیق یک محدوده دما است. مهندسین منبع الف اتاق آزمایش آب و هوا برای محصولات فتوولتائیک باید مشخصات زیر را به دقت ارزیابی کرد:

پانل‌های با فرمت بزرگ (سلول‌های G12 و M10 اکنون ماژول‌هایی با طول بیش از 2.2 متر تولید می‌کنند) به محفظه‌هایی با حجم زیاد یا پیاده‌روی نیاز دارند. قبل از خرید، اطمینان حاصل کنید که دهانه درب محفظه و فاصله قفسه داخلی با فرمت ماژول خاص شما مطابقت دارد.

اتاق های محیطی شبیه سازی خورشیدی : ترکیب نور و اقلیم

الف محفظه محیطی شبیه سازی خورشیدی یک خورشید مصنوعی - یک لامپ قوس زنون، آرایه متال هالید یا شبیه‌ساز خورشیدی مبتنی بر LED - مستقیماً در یک محفظه آب و هوایی ادغام می‌کند. این ترکیب قابلیت های آزمایشی را باز می کند که یک اتاقک مستقل به سادگی نمی تواند ارائه دهد:

• خیساندن سبک تحت دمای کنترل شده: تغییر عملکرد ناشی از نوسانات دمای محیط را حذف می کند و نتایج پایدار و قابل تکرار را برای سلول های لایه نازک و پروسکایت می دهد.
• پیری ترکیبی رطوبت UV: محیط‌های UV ساحلی یا بیابانی را با رطوبت همزمان شبیه‌سازی می‌کند، که برای مطالعات تغییر رنگ محصورکننده و محو شدن صفحه‌های پشتی مرتبط است.
• غربالگری LETID / LID: تخریب ناشی از نور و دمای بالا نیاز به روشنایی در سطوح تابش مشخص (معمولاً 0.5-1 خورشید) دارد در حالی که ماژول در دمای 75-85 درجه سانتیگراد نگهداری می شود - بدون یک محفظه محیطی شبیه سازی خورشیدی یکپارچه.
• مطالعات همبستگی در فضای باز: آزمایشگاه‌های تحقیقاتی از پروفایل‌های قابل برنامه‌ریزی استفاده می‌کنند که تابش، دما و رطوبت را با هم چرخه می‌دهند تا پیری سریع را با داده‌های استقرار میدانی از مناطق آب و هوایی خاص (خشک، گرمسیری، معتدل) مرتبط کنند.

شبیه سازهای خورشیدی ادغام شده در اتاقک های آب و هوایی بر اساس مطابقت طیفی، نایکنواختی و ناپایداری زمانی بر اساس IEC 60904-9 طبقه بندی می شوند. برای اکثر کارهای بانکی و صلاحیتی، الف شبیه ساز کلاس AAA (تطابق طیفی A، عدم یکنواختی ≤2٪، ناپایداری ≤1٪) برای اطمینان از اینکه اندازه گیری های IV انجام شده در طول یا بعد از قرار گرفتن در معرض آب و هوا قابل ردیابی و مقایسه در آزمایشگاه ها هستند، لازم است.

فناوری های نوظهور PV و الزامات اتاق در حال تحول

تجاری سازی سریع سلول های پشت سر هم پروسکایت-سیلیکون، ماژول های دو وجهی و مواد PV یکپارچه در ساختمان (BIPV) تجهیزات تست آب و هوا را به قلمرو جدیدی سوق می دهد. لایه‌های پروسکایت به رطوبت و اکسیژن بسیار حساس هستند، به این معنی که برخی از توالی‌های آزمایش باید در محفظه‌های جوی خنثی یا با سطوح رطوبت ردیابی کنترل‌شده تا ۱٪ RH انجام شوند - بسیار کمتر از آنچه اکثر اتاق‌های استاندارد پشتیبانی می‌کنند.

ماژول های دو وجهی در طول خیساندن سبک به نور از هر دو صورت به طور همزمان نیاز دارند. محفظه‌های محیطی شبیه‌سازی خورشیدی که برای آزمایش دو وجهی طراحی شده‌اند، دارای یک پانل روشنایی ثانویه در کف محفظه هستند، با تابش قابل تنظیم مستقل برای شبیه‌سازی سهم واقعی آلبیدو (معمولاً 10 تا 30 درصد تابش سمت جلو).

الفs توان خروجی ماژول بیش از 700 وات است و ولتاژ رشته‌ها در آرایه‌های مقیاس شهری به 1500 ولت DC نزدیک می‌شوند، محفظه‌ها همچنین باید از تست تخریب ناشی از پتانسیل ولتاژ بالا (PID) طبق استاندارد IEC 62804 پشتیبانی کنند، جایی که ماژول‌ها در ولتاژ سیستم بایاس می‌شوند در حالی که در معرض گرمای مرطوب هستند. این امر به سیستم‌های انزوا و تغذیه با ولتاژ بالا نیاز دارد که برای عملکرد مداوم در دما و رطوبت بالا درجه بندی شده باشند.

یکپارچه سازی سیستم های اندازه گیری برای نظارت در محل

اتاقک های آب و هوایی مدرن برای آزمایش PV محفظه های غیرفعال نیستند - آنها پلت فرم های اندازه گیری یکپارچه هستند. آزمایشگاه های پیشرو اتاق های خود را به موارد زیر متصل می کنند:

• ردیاب‌های منحنی IV درجا: مشخصه های جریان-ولتاژ را در فواصل زمانی مشخص در طول یک دنباله آزمایشی بدون وقفه در چرخه آب و هوا اندازه گیری کنید و دقیقاً زمان و چگونگی وقوع تخریب را آشکار کنید.
• پورت های تصویربرداری الکترولومینسانس (EL): برخی از محفظه‌ها دارای درگاه‌های دید شفاف نوری یا پانل‌های قابل جابجایی هستند که به دوربین‌های EL اجازه می‌دهند تصاویری از ماژول‌ها را بدون حذف آن‌ها از محیط آزمایش ثبت کنند.
• سیستم های جمع آوری داده ها (DAQ): ثبت دما، رطوبت، تابش، ولتاژ و جریان در فرکانس بالا، ایجاد سوابق آماده برای ممیزی برای مراجع صدور گواهینامه مانند TÜV، UL، یا VDE.
• سیستم های مانیتورینگ و هشدار از راه دور: کنترل‌کننده‌های متصل به ابر به مدیران آزمایشگاه اجازه می‌دهند تا هشدارهای بلادرنگ را دریافت کنند و پارامترهای آزمایش را از راه دور تنظیم کنند و زمان کار را برای آزمایش‌های مداوم 1000 ساعته به حداکثر برسانند.

ترکیبی از کنترل دقیق محیطی و اندازه‌گیری جامع در محل، یک محفظه آزمایش آب و هوایی برای محصولات فتوولتائیک را از یک ابزار استرس ساده به یک پلت‌فرم تحقیقاتی جامع قابلیت اطمینان تبدیل می‌کند - که قادر به ایجاد بینش مکانیکی مورد نیاز برای مهندسی نسل بعدی فناوری خورشیدی بادوام و قابل استفاده است.