探索加速濕熱測(cè)試|濕熱環(huán)境試驗(yàn)箱的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

光伏組件的穩(wěn)定性和耐久性直接影響著太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的效率和壽命，通過(guò)對(duì)組件進(jìn)行長(zhǎng)期可靠性測(cè)試，從而保證組件壽命。光伏組件在室外承受不同濕度、溫度、光照、風(fēng)、灰塵等多種壓力因素，遵循IEC標(biāo)準(zhǔn)流程對(duì)組件進(jìn)行加速濕熱測(cè)試，以確保光伏組件在各種極端環(huán)境下仍能正常運(yùn)行，來(lái)自美能光伏的濕熱環(huán)境試驗(yàn)箱是必不可少的工具和設(shè)備。

加速濕熱測(cè)試濕熱測(cè)試是IEC61215中關(guān)鍵的測(cè)試之一，將組件置于85℃/85%RH的環(huán)境箱中1000小時(shí)，評(píng)估其耐熱、耐濕的能力。水分滲透是導(dǎo)致組件退化的核心原因，之后如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的聚合物封裝劑，在滲透的水分子內(nèi)反應(yīng)并通過(guò)水解機(jī)制分解，導(dǎo)致封裝劑分層，從而加速水分的進(jìn)入和金屬電極的腐蝕，腐蝕是由金屬電極與水分子的反應(yīng)引起的，并且EVA中醋酸乙烯酯單體水解產(chǎn)生的乙酸會(huì)加速金屬電極的腐蝕，最終通過(guò)增加接觸電阻率和降低填充因子（FF）導(dǎo)致組件的輸出功率下降。

首先，將所有組件均在 85℃/85%RH下進(jìn)行1000小時(shí)的濕熱測(cè)試作為初始結(jié)果。隨后，在保持RH恒定的情況下，在三種不同溫度條件下進(jìn)行分布式應(yīng)力測(cè)試。組件1的測(cè)試條件為85℃/85%RH，組件2為100℃/85%RH，組件3為120℃/85%RH。

表1顯示了濕熱暴露條件、測(cè)試溫度、相對(duì)濕度、總持續(xù)時(shí)間和測(cè)量時(shí)間間隔。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，按照設(shè)定的時(shí)間間隔獲取每個(gè)模塊的I-V曲線(xiàn)和EL成像，以跟蹤老化過(guò)程。

表1.濕熱試驗(yàn)測(cè)量間隔總結(jié)

加速濕熱測(cè)試結(jié)果濕熱測(cè)試期間，每隔300-400小時(shí)將組件從試驗(yàn)箱中取出，測(cè)量并比較其電氣參數(shù)和I-V特性。所有測(cè)試組件均通過(guò)了IEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，該測(cè)試要求在85℃/85%RH下進(jìn)行1000小時(shí)的濕熱測(cè)試，加速測(cè)試顯示了較大差異。

85°C/85%RH下的組件性能評(píng)估

表2和圖1展示了Voc等性能參數(shù)退化特征的統(tǒng)計(jì)分析。在85°C/85%RH下進(jìn)行1000小時(shí)濕熱測(cè)試后的 Voc、FF和Pmax，測(cè)量間隔為300和400小時(shí)。測(cè)試組件的Pmax值保持在其初始值的90%（即損失小于10%）直到1000小時(shí)。通過(guò)1000h的濕熱測(cè)試，封裝劑有效地阻止了水分滲透，因?yàn)镕F僅下降<2.6%。為了降低組件的Pmax，濕熱測(cè)試應(yīng)延長(zhǎng)至至少3000小時(shí)才能看到明顯的降低。

表2. 85°C/85%RH濕熱測(cè)試下組件性能參數(shù)與時(shí)間變化情況

圖1.a) 組件性能參數(shù)隨測(cè)試時(shí)間的變化。b) 85°C/85%RH 下不同測(cè)試間隔下的I-V曲線(xiàn)。

100°C/85%RH下的組件性能評(píng)估

表3和圖2顯示了在100℃/85%RH，測(cè)量間隔300h和400h測(cè)試1000h后，組件的性能參數(shù)。測(cè)試組件的Pmax值保持其初始值的90%直到600小時(shí)。如圖2所示，在整個(gè)測(cè)試期間，Voc逐漸降低了不到5%，表明p-n結(jié)特性并未受到顯著影響。大多數(shù)Pmax下降是由于FF下降而發(fā)生的。FF下降超過(guò)約10%表明水分可能腐蝕了金屬電極并導(dǎo)致接觸電阻增加和FF退化。

表3. 100°C/85%RH濕熱測(cè)試下組件性能參數(shù)與時(shí)間變化情況

圖2.a) 組件性能參數(shù)隨測(cè)試時(shí)間的變化。b) 100°C/85%RH 下不同測(cè)試間隔下的I-V曲線(xiàn)。

120°C/85%RH下的組件性能評(píng)估表4和圖3給出了在120°C/85%RH，測(cè)量間隔為300小時(shí)測(cè)試600小時(shí)后組件的性能參數(shù)。測(cè)試組件的Pmax值保持在其初始值的90%直到300小時(shí)。如圖3所示，在整個(gè)600小時(shí)的加速測(cè)試期間，Voc降低了不到5%，表明即使在更高的溫度下，p-n結(jié)性能也沒(méi)有受到顯著影響。600小時(shí)后，Isc下降約 30%，F(xiàn)F下降約40%，導(dǎo)致組件完全失效（約Pmax損失的 65%）。因此，加速濕熱測(cè)試可以通過(guò)更換先進(jìn)材料來(lái)檢查可靠性。

表4. 120°C/85%RH濕熱測(cè)試下組件性能參數(shù)與時(shí)間變化情況

圖3.a) 組件性能參數(shù)隨測(cè)試時(shí)間的變化。b) 120°C/85%RH 下不同測(cè)試間隔下的I-V曲線(xiàn)。

試驗(yàn)提出了一種有效的組件加速測(cè)試方法，其中溫度高達(dá)120°C應(yīng)用于加速降解機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，120℃/85%RH 600 h后觀(guān)察到的環(huán)境應(yīng)力與85℃/85%RH濕熱試驗(yàn)約5000 h的結(jié)果相當(dāng)，節(jié)省大量的時(shí)間和資源。這種加速測(cè)試適用于晶體太陽(yáng)能電池和EVA封裝材料的占據(jù)超過(guò)85%的市場(chǎng)份額的組件，有利于確定退化機(jī)制的條件。

美能濕熱環(huán)境試驗(yàn)箱

太陽(yáng)能組件應(yīng)用過(guò)程中會(huì)經(jīng)受各種嚴(yán)酷天氣的考驗(yàn)。其中組件承受高溫、高濕，長(zhǎng)期濕氣滲透的能力等各項(xiàng)性能需要評(píng)估。濕熱環(huán)境模擬試驗(yàn)，為了驗(yàn)證評(píng)估組件或材料的可靠性，并通過(guò)熱疲勞誘導(dǎo)失效模式，早期識(shí)別制造缺陷。滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn):

IEC61215-MQT13；IEC61730-MST53

特點(diǎn):

在85℃和85%RH的狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行1000個(gè)小時(shí)以上需要超高的穩(wěn)定性，無(wú)論在制造工藝上還是電子設(shè)備可靠性上都十分優(yōu)質(zhì)。

• 內(nèi)置循環(huán)風(fēng)道以及長(zhǎng)軸通風(fēng)機(jī)，進(jìn)行有效的熱交換，環(huán)境箱內(nèi)部溫度均勻穩(wěn)定

• 采用進(jìn)口溫度控制器，實(shí)現(xiàn)多段溫度編程，精度高，可靠性好

• 可以在持續(xù)的高溫高濕環(huán)境下運(yùn)行，也可依據(jù)工程人員的計(jì)劃進(jìn)行高低溫交互試驗(yàn)

搭配潛在電勢(shì)誘導(dǎo)衰減測(cè)試儀，可更直觀(guān)觀(guān)測(cè)組件的性能

美能濕熱環(huán)境試驗(yàn)箱搭配潛在電勢(shì)誘導(dǎo)衰減測(cè)試儀使用：

長(zhǎng)期泄漏電流會(huì)造成電池片載流子及耗盡層狀態(tài)發(fā)生變化、電路中的接觸電阻受到腐蝕、封裝材料受到電化學(xué)腐蝕等問(wèn)題，從而導(dǎo)致電池片功率衰減、串聯(lián)電阻增大、透光率降低、脫層等影響組件長(zhǎng)期發(fā)電量及壽命的現(xiàn)象。

濕熱環(huán)境試驗(yàn)箱作為太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)中不可或缺的設(shè)備之一，發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)模擬高溫高濕環(huán)境，對(duì)光伏組件進(jìn)行性能測(cè)試，可以幫助太陽(yáng)能行業(yè)不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步和太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，美能光伏研發(fā)的濕熱環(huán)境試驗(yàn)箱，助您優(yōu)化能源生產(chǎn)，獲取最佳回報(bào)。