Tillförlitlighetstester för PV-moduler: Den fullständiga listan, vad var och en bryter ner, och vad du kan köra internt
Innehållsförteckning
Tillförlitlighetstestning av PV-moduler handlar om en fast lista av accelererade tester, där var och en är utformad för att bryta ner en specifik del av modulen, och var och en avläses genom samma fyra mätningar: IV-effekt, elektroluminescens, visuell inspektion och isolationsresistans. IEC 61215 fastställer kvalificeringsbaslinjen; kundspecifikationer och tredjepartsprogram som PVEL lägger till stränghet ovanpå den. Nedan finns den fullständiga testlistan, vad varje test faktiskt försöker förstöra, och vilken sida av modulen — cell eller laminat — som vanligtvis fallerar först.
Läs detta först: Förkortningarna är inte standardiserade
Innan tabellerna, en varning som sparar mycket förvirring i upphandlingsmöten. Branschens kortformer för dessa tester används inkonsekvent, och en del av dem motsäger den standard de påstås referera till.
IEC 61215-2 numrerar sina procedurer som MQT-poster. De relevanta är:
| IEC 61215-2 procedur | MQT-nummer |
|---|---|
| Hot-spot beständighetstest | MQT 09 |
| Termisk cyklingstest | MQT 11 |
| Fukt-frys-test | MQT 12 |
| Fukt-värme-test | MQT 13 |
| Våt läckströmstest | MQT 15 |
| Mekaniskt lasttest | MQT 16 |
| Hageltest | MQT 17 |
| Termiskt test av bypass-diod | MQT 18 |
Jämför nu det med hur samma tester vanligtvis skrivs i offertunderlag och interna rapporter:
- HF används rutinmässigt för att betyda hagel. I IEC 61215 är HF fukt-frys -cykeln (MQT 12). Hagelpåverkan är MQT 17 och har ingen HF-beteckning.
- DH används ibland för att betyda fuktig värme med ett fryssteg. Fuktig värme är MQT 13; fryssteget är det separata fukt-frys-testet (MQT 12).
- HS används för både hot spot och fuktblötning, och fuktblötning är inte alls ett procedurnamn i IEC 61215 — standardens fukt-värme-procedur är DH.
Inget av detta är pedanteri. Om din testspecifikation säger HF och din leverantör läser det som fukt-frys medan din kund läser det som hagel, kommer du att upptäcka skillnaden i kvalificeringsrapporten, inte i offerten. Skriv MQT-numret, inte förkortningen.
Kvalificeringstesterna
| Test | Vad det simulerar | Typisk stränghet | IEC-referens |
|---|---|---|---|
| Termisk cykling (TC) | Dag-natt- och säsongsmässiga temperatursvängningar | −40 °C till +85 °C; 200 cykler för kvalificering, 50 för screening | MQT 11 |
| Fukt-frys (HF) | Frys-tö med fukt närvarande | Cyklisk, med en frys fas efter fuktig exponering | MQT 12 |
| Fuktig värme (DH) | Varmt, fuktigt kust- eller tropiskt klimat | 85 °C / 85 %RH i 1 000 h; kunder förlänger ofta till 2 000 h | MQT 13 |
| Hot-spot beständighet | Partiell skuggning som tvingar en cell i backspänning | En cell delvis skuggad vid 1 sol i 5 h | MQT 09 |
| Hagelpåverkan | Mekanisk påverkan från is | Specificerad iskulmassa och hastighet vid definierade påverkanspunkter | MQT 17 |
| Mekanisk last | Vind- och snötryck på laminatet | Jämn last, vanligtvis 2 400 Pa eller högre, fram och bak | MQT 16 |
| UV-förkonditionering | År av ultraviolett exponering | Definierad UV-dos, fram och bak för bifacial | IEC 61215-2 |
| Våt läckström | Isolationsintegritet i våta förhållanden | Isolationsresistans mätt med modulen våt | MQT 15 |
| Termiskt test av bypass-diod | Dioduppvärmning under ihållande bypass-ström | Tvingad ström genom dioden med temperaturövervakning | MQT 18 |
Två saker om denna lista är värda att säga rakt ut. TC50 är ett screeningtest för intern utveckling; TC200 är vad kvalificering kräver. Och DH1000 är kvalificeringsbaslinjen — en kund som begär DH2000 begär dubbel exponering, vilket är en verklig teknisk skillnad och inte en pappersövning.
De utökade och marknadsspecifika testerna
Dessa är inte kvalificeringskrav enligt IEC 61215. De kommer från tredjepartsprogram, kundspecifikationer eller destinationsmarknaden, och det är här en stor del av anbudskraven faktiskt finns.
| Test | Varför det begärs | Not |
|---|---|---|
| PID, förlängd varaktighet | Högspänningssystempåfrestning, natriumjonmigrering | Tredjepartsprogram kör vanligtvis 192 h vid 85 °C / 85 %RH med −1 000 V eller −1 500 V applicerat, mot standardens kortare varaktighet. Krävs ofta i storskaliga anbud |
| Fuktig värme, förlängd | Dubbel kvalificeringsexponering | 1 000 h är baslinjen; 2 000 h är en kundförlängning |
| Saltdimma korrosion | Kustnära och offshore-installationer | IEC 61701 — angriper metallisering, ramar och sammankoppling |
| Ammoniakkorrosion | Jordbruks- och boskapsnära platser | IEC 62716 — angriper metallisering, inkapslingsmaterial och ram |
| Sand och damm | Öken- och torra platser | Nötning av antireflexbeläggningen och glaset, samt ansamling |
| Snölast | Varaktig statisk belastning, inte cyklisk | Långvarig statisk nedböjning snarare än upprepad cykling |
| Doppning | Översvämningsrisk och flytande applikationer | Fullständigt tätningsfel är felmoden |
| Impuls / överspänning | Blixtinducerade transienter | Kopplingsdosa skydd och isolationsavstånd |
Vad som faktiskt går sönder: cellsida kontra modulsida
Detta är den del som betyder mest i produktionen, eftersom den talar om huruvida ett fel pekar på din cellleverantör eller på din egen laminerings- och monteringslinje. Tabellen nedan sammanställer de felorsaker som rapporterats i en kinesisk branschsammanställning av dessa tester, omorganiserade efter test.
| Test | Orsaker på cellsidan | Orsaker på modulsidan |
|---|---|---|
| Ljusinducerad nedbrytning (LID) | Bor-syre-komplex aktiverade av ljus i bordopad kisel; hög syrehalt; sintring och glödgning utanför fönstret; metallisk kontaminering i skivan | Laminerings- och härdningstemperaturer som förändrar cellens glödgade tillstånd; en ogynnsam vätemiljö inuti laminatet som accelererar defektaktivering |
| LeTID, nedbrytning i sent skede | Vätedistribution inuti skivan; drift i sintrings- och glödgningsparametrar; kol- och metallkontaminering | Nedbrytning av inkapslingsmaterial som tillför ytterligare väte; ihållande hög driftstemperatur som accelererar reaktionen |
| PID | Dåligt komprimerade eller nålhålsinnehållande passiveringsskikt; ofullständig kantisolering som orsakar kantläckage; otillräcklig passivering isolationsresistans | Natriumfrisättning från sodakalkglas; låg volymresistivitet i inkapslingsmaterialet; kanttätningsfel som tillåter fuktinträngning; otillräcklig ramjordning |
| Fuktig värme | Svag kantpassivering; korrosionsbenägen metallisering; otillräcklig kantisolation | Dålig fuktbarriär i baksidesfolien; kanttätningsmedel som brister; hydrolys av inkapslingsmaterial som producerar ättiksyra; hålrum från ofullständig laminering |
| Het fläck | Hög omvänd läckström; kontaminering eller lokaliserade lågströmsområden; brutna fingrar och mikrokrackor som skapar strömmismatchning | Strömmismatchning inom strängen; fel val av bypass-diod eller kall lödning; ihållande extern skuggning eller nedsmutsning |
| Mikrokrackor (hittas med EL) | Tunn skivas sprödhet; restspänning från tryckning och sintring; hanteringsskador under skärning, sortering och transport | Ojämnt lamineringstryck; dragspänning från bandlödning; spänning under ramning, hantering och mekanisk belastning; avkylningsspänning efter laminering |
| UV-nedbrytning | Antireflexbeläggning med otillräcklig UV-stabilitet; brytningsindexförskjutning som ökar optisk absorption | Otillräcklig UV-stabilisator i inkapslingsmaterial eller baksidesfolie; gulning som minskar transmission; sprickbildning i baksidesfolien som släpper in fukt |
| Termisk cykling | Restspänning i cellen; termisk expansionsmismatch mellan metallisering och kisel | Expansionsmismatch mellan band, cell, glas och inkapslingsmaterial; kalla lödningar som koncentrerar spänning; restspänning från laminering |
| Hagelpåverkan | Tunn skiva med låg slaghållfasthet; mikrokrackor som redan finns vid ankomst; restspänning från processen | Otillräcklig glastjocklek eller dålig härdning; inkapslingsmaterial för hårt eller för tunt för att absorbera energi; svagt ramstöd; olämpligt cellavstånd |
| Mekanisk last | Befintliga mikrokrackor; låg skivhållfasthet vid nedböjning | Otillräcklig ramhållfasthet eller vidhäftning; dålig design av cellavstånd; otillräcklig styvhet i baksidesfolien; intern lamineringsspänning |
| Saltdimma | Silver- och silveraluminiumfingrar känsliga för kloridangrepp; svagt kantskydd; låg densitet i sintrad pasta | Skadad ramanodisering; felande ram- eller baksidesfolietätning; tätningsfel i kopplingsdosan; korrosion på bandbeläggning |
| Ammoniak | Nedbrytning av metallisering och passivering under ammoniak plus fukt | Permeabilitet hos inkapslingsmaterial och baksidesfolie; reaktion mellan ram och material; accelererad hydrolys |
| Våtläckage och isolering | Ofullständig kantisolering; otillräcklig kantisolation; grader och vassa kanter som orsakar partiell urladdning | Otillräckliga eller nålhålspåverkade isolationsskikt; för hög ramjordningsresistans; otillräckligt krypavstånd i kopplingsdosan |
| Peel och vidhäftning | Låg ytenergi i cellbeläggningen som ger svag vidhäftning av inkapslingsmaterialet | Lamineringstemperatur, tid eller tryck under målvärdet; dålig ytförberedelse av glas eller baksidesfolie; felaktig formulering av inkapslingsmaterial |
Läs nedåt i de två kolumnerna och uppdelningen är konsekvent: cellkolumnen handlar om materialkvalitet och termisk historia; modulkolumnen handlar om gränssnitt, tätning, spänning och processfönster. Det är den praktiska diagnostiska regeln som denna tabell egentligen kodar.
Vad du kan testa internt, och vad du inte kan
De flesta fabriker betraktar tillförlitlighetstestning som något som sker på ett laboratorium. I praktiken är uppdelningen annorlunda, och att veta var gränsen går förändrar hur snabbt du kan reagera på ett fel.
Tester som kräver en kammare eller ett labb
Termisk cykling, fukt-frys, fuktig värme, PID, saltdimma, ammoniak och UV-förkonditionering kräver alla miljökammare med kalibrerad styrning och långa oövervakade körtider. Ingen kör dessa som en daglig produktionskontroll.
Tester du kan och bör köra på linjen
Avläsningsmätningarna — de fyra som var och en av testerna ovan bedöms efter — är alla produktionsdugliga:
- IV-effekt och elektrisk prestanda. En simulator och IV-testare i A+A+A+-klass ger dig den effektmätning som varje testresultat uttrycks mot. Vår XJCM-13A+ modul-IV-testare, OTMT-A solsimulator och ST-TLD3A+ IV-testare är byggda för inline- eller offline-användning vid produktionshastigheter.
- Elektroluminescens. EL är hur mikrokrackor, brutna fingrar, inaktiva områden och PID-påverkade celler faktiskt hittas. Inline-EL och VI-inspektion, en fristående modul-EL-station som OEL-S2400, och en handhållen enhet för fält- eller mottagningsinspektion är tre olika jobb. portabel EL-testare är vad du använder för att kontrollera inkommande celler och returnerade moduler utan att stoppa linjen.
- Isolering, hipot och jordkontinuitet. Dessa är säkerhetsavläsningarna, och de är tillräckligt snabba för att köras per modul. CHT9980A omfattande säkerhetstestare täcker hipot, isolering och jordkontinuitet i en station; CHT9951A och CHT9930A täcker de enskilda funktionerna.
- Visuell inspektion. Fortfarande en obligatorisk avläsning, och fortfarande den billigaste.
Var intern testning faktiskt lönar sig
Två situationer. För det första, när en kund returnerar moduler eller en batch misslyckas på destinationen: att ha egen EL- och IV-kapabilitet innebär att du kan karakterisera felet inom timmar istället för att skicka ut prover och vänta. För det andra, när du byter ett material — ett nytt inkapslingsmaterial, en tunnare wafer, ett annat ribbon — fångar en före-och-efter-jämförelse av IV och EL på din egen linje de processrelaterade felfunktionerna (lamineringshålrum, lödspänningar, hanteringssprickor) långt innan ett kammartest skulle göra det.
Vad intern testning inte kan göra är att ersätta kammartesterna. Den kan berätta att något har förändrats; den kan inte berätta hur modulen beter sig efter 1 000 timmar vid 85 °C och 85 %RH.
Hur man läser en tillförlitlighetsrapport
Vilket test det än gäller är rapporten bara meningsfull om den svarar på dessa frågor:
- Vilken procedur och vilken revision? MQT-numret och standardens år. IEC 61215-2 har reviderats; resultat är inte utbytbara mellan revisioner.
- Vilka var de fyra avläsningarna före och efter? IV-effekt, EL, visuell, isolationsresistans. Ett godkänt resultat enbart på effekt kan dölja en EL-förändring som förutsäger ett fältfel.
- Vad var godkännandekriteriet, och vem satte det? Standardkriteriet och kundkriteriet är vanligtvis olika. Effektnedbrytningsgränser på 5 % är vanliga men inte universella.
- Hur många prover, från vilken produktionsperiod? Ett resultat från tre moduler byggda en eftermiddag är ett urval från den eftermiddagen.
- Vad var felet, om det fanns något, och på vilken sida av tabellen hamnade det? Det är här uppdelningen cell kontra modul ovan blir användbar: den berättar vem som behöver agera.
Vanliga frågor
Är IEC 61215 en tillförlitlighetsstandard eller en säkerhetsstandard?
IEC 61215 är designkvalificering och typgodkännande — den fastställer att en design kan överleva de listade påfrestningarna. Säkerhet är IEC 61730. En modul behöver båda, och ett godkänt resultat i den ena säger ingenting om den andra.
Vad är skillnaden mellan TC50 och TC200?
Endast antalet cykler, men syftet skiljer sig. TC50 är ett utvecklings- och screeningtest som används för att snabbt fånga uppenbara material- och lödproblem. TC200 är kvalificeringskravet enligt IEC 61215. Att klara TC50 innebär inte att man klarar TC200.
Varför efterfrågar kunder PID vid 192 timmar när standarden är kortare?
Eftersom standardens varaktighet sattes som en kvalificeringslägstanivå, och köpare i nätverksskala har sett PID-fel i fält som ett test på lägstanivå inte förutsåg. Utökad PID, vanligtvis vid hög spänning och 85 °C / 85 %RH, är ett kund- eller tredjepartskrav snarare än ett IEC-krav.
Spelar LID roll för N-typ-moduler?
Bor-syre-LID är i första hand ett problem för bor-dopad P-typ. N-typ-celler som TOPCon och heterojunction är till stor del fria från det, vilket är en anledning till att branschen bytte. Nedbrytningsmekanismen att se upp med för N-typ är LeTID, där vätebeteende snarare än bor-syre-komplex driver förlusten.
Kan vi kvalificera en modul utan en kammare?
Nej. Kammartesterna är kvalificeringen. Vad du kan göra utan en kammare är att tidigt upptäcka de processinducerade felfunktionerna med EL och IV, och undvika att skicka moduler som kommer att misslyckas i det kammartest din kund kommer att köra.
Var kommer innehållet om felorsaker i den här artikeln ifrån?
Den sammanställda testlistan och felorsakerna på cell- respektive modulsidan är hämtade från den kinesiska branschsammanställningen publicerad av 新能供应链, med standardbeteckningarna korrigerade mot IEC 61215-2:s procedurlista. Allvarlighetsgraderna och godkännandekriterierna som citeras här är typiska branschvärden, inte en ersättning för standardtexten eller din kundspecifikation. Där källan och standarden skilde sig åt gällande förkortningar har vi följt standarden och sagt det ovan.
