關于光伏薄膜組件雙85濕熱試驗等效加速的討論

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  關于光伏薄膜組件雙85濕熱試驗等效加速的討論

  安科瑞電氣測試中心 

  高楊  江蘇江陰  214405                             

  摘要：

      本文主要介紹什么是雙85試驗，雙85試驗的重要性和優缺點，并通過引入加速試驗及加速因子，探討雙85試驗的等效加速。

  關鍵詞：雙85試驗、加速試驗、加速因子法則

   

  0引言

  在產品咨詢會上，客戶經常會提到以下問題，“貴司的產品使用壽命是多少？”，“貴司有要求取10pcs產品，執行85/85要求，1000hrs，是否合理？”等問題，那么我們該如何回答？

   

  1 雙85試驗的重要性

  雙85高溫高濕試驗是光伏行業，及太陽能行業的必備測試項目，用于測試光伏組件，包括單晶硅組件，地面用晶體硅光伏組件，地面用薄膜光伏組件等一系列的光伏組件，在高溫85℃、高濕85%RH環境下的運行，并可以再現環境所產生的破壞。

  光伏組件(太陽能電池板)的設計使用年限大約是20～30年，而可靠性中的熱性能試驗是模擬地面用光伏組件的設計驗證,讓組件能夠在一般氣候下長期操作20年以上，規范要求組件需進行:Thermal cycle test熱循環測試(-40℃～+85℃ 50～200次，最長1200h)、Humidity-freeze test濕冷凍測試(85℃、 85%RH～-40℃ 10次，約240h )、Damp Heat濕熱測試 (85℃、 85%RH，1000h)，以確認組件能夠承受高溫高濕之后隨之的負溫度影響,以及對于溫度重復變化時引起的疲勞和熱失效，另外確定光伏組件曝露在高濕度下而產生的熱應力及能夠抵抗濕氣長期滲透之能力。

   

  2 雙85試驗的優勢和劣勢

  雙85試驗主要用于模擬戶外環境長期使用后的效果，模擬戶外環境的加速老化測試，滿足IEC 6164 《地面用薄膜光伏組件的設計鑒定和定型》和IEC 61215《晶體光伏組件的設計鑒定和定型》的標準要求。這是雙85試驗的優勢也是劣勢。

  雙85試驗的主要目的在于評估產品在既定環境下的使用壽命，耗時太久，且投入大量的金錢，而產品可靠度信息又不能實時獲得并加以改善，導致失去許多商機和競爭力，因此如何在實驗室中以加速試驗的方法，在可接受的試驗時間內評估產品的使用壽命，便成為整體可靠度試驗工作中相當重要的一環，也是可靠性試驗中最具挑戰性的課題。

  
  

  3 加速試驗的探討

  GB/T 2423.50-2012試驗Cy：恒定濕熱，講到了元件的加速試驗，當考慮將該試驗用于其他產品時，重要的是確認失效模式，針對每個失效模式選擇適當的劣化過程和試驗嚴酷等級。我們可以理解為：加速試驗就是在保持失效機理不變的條件下，通過加大試驗應力來縮短試驗周期的一種試驗方法。

   加速試驗的優點是：1、較短時間內用較少樣品估計高可靠性產品的可靠性水平；2、短時間內提供測試結果，檢驗產品設計，工藝等改進的效果，同時可以比較不同工藝和產品結構的利弊；3、短時間內暴露產品的失效形式，分析失效結果，了解失效的機理，反饋到設計制造部門加以糾正，同時可以合理制定篩選條件和測試規范。缺點是：需根據實際情況確認加速模型，而環境越復雜，加速試驗的準確度越差。

  表1是幾種常用的加速試驗方法：

  表1 

  序號	加速法則	公式
  1	10℃法則	AF1=2?(（T2-T1）/10)
  2	Arrhenius法則	AF1=exp（（Ea/k）*（1/T1-1/T2））
  3	Hallberg-Peck 法則	AF2=（R1/R2)?n
  備注：1、AF1是溫度加速因子；Ea是活化能（此為經驗值，一般在0.3-1.2ev）       2、AF2是濕度加速因子；n是 濕度的加速率常數（2-3）       3、k是Boltzmann常數=8.617×10?-5  ev/°k       4、T1是環境溫度，T2是實驗溫度,R1是環境濕度，R2是實驗濕度

  以安科瑞公司自建的100kWh的光伏電站為例，在評估電站所用的光伏組件的壽命時，采用10℃法則進行雙85試驗。標準要求：實驗環境85℃/85%，試驗時間1000h，按加速法則：加速環境95℃/95%，通過10℃法則可計算溫度加速因子AF1=2,通過Hallberg-Peck法則（n=2）得濕度加速因子AF2=1.25，總加速因子AF=2.5，加速時間400h，試驗時間縮短600小時。各取5片光伏組件按照2種不同的方法進行試驗比對，數據見表2：

  表2

  5pcs樣品 加速對比
  試驗要求	23℃/60℃	85℃/85% 1000h后 （1#-5#）	95℃/95% 400h后 6#-10#
  試驗結果	絕緣電阻測試（＞400MΩ合格）	絕緣電阻測試	絕緣電阻測試
  	1# 800MΩ	1# 550	6# 300MΩ
  	2# 900MΩ	2# 350	7# 350MΩ
  	3# 850MΩ	3# 500	8# 450MΩ
  	4# 900MΩ	4# 500	9# 300MΩ
  	5# 950MΩ	5# 500	10# 500MΩ
  	6# 850MΩ	2#絕緣電阻偏小	6#，7#，9#絕緣電阻偏小，
  	7# 900MΩ
  	8# 900MΩ
  	9# 900MΩ
  	10# 950MΩ

   

  通過試驗結果數據可判定加速試驗是等效的：樣品產生了相同的失效模式。

  4 安科瑞試驗中心概況

  安科瑞電氣測試中心已通過CNAS中國合格評定國家認可委員會的檢測實驗室認可（證書編號：L7743），實驗室能力項目有：

  	測試項目	測試項目
  電磁兼容	電氣性能測試	絕緣強度
  	射頻電磁場輻射抗擾度試驗	傳導發射試驗
  	浪涌(沖擊)抗擾度試驗	防雷測試
  	靜電放電抗擾度	電快速瞬變脈沖群抗擾度
  環境試驗	高/低溫試驗	恒定濕熱試驗
  	交變濕熱試驗	鹽霧試驗
  	振動	沖擊
  材料試驗	灼熱絲	針焰
  	漏電起痕	RoHS符合性篩選
  可靠性試驗	高加速壽命試驗HALT	高加速應力篩選試驗HASS
  IP防護	水試驗	沙塵試驗

  實驗室設置“氣候環境試驗室”，配備有調溫調濕箱3臺、大型步入式恒溫恒濕箱1套，以及相應輔助測試裝置等，試驗能力范圍：-50℃～+200℃，0%～100%R.H.能夠滿足各嚴酷等級的氣候環境試驗要求。該中心致力于為廣大客戶提供摸底測試業務，收費標準約為其他檢測機構的50%，為廣大客戶提供摸底測試業務，且為廣大客戶提供現場整改、技術支持等服務，通過摸底性測試，可以有效的發現異常，提前改進，提升產品委托檢測的通過率，減少企業費用。

   

  5 結束語

  在企業內部試驗過程中，通過了此類等效的加速試驗，對產品進行摸底試驗，將原來1000h的試驗時間縮短了整整600h，在足夠短的時間內發現問題，掌握產品的可靠度信息，節省的時間又為解決問題提供了緩沖。

   

  參考文獻

  1、GB/T 2423.50-2012 《環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Cy：恒定濕熱 主要用于元件的加速試驗》

  2、IEC 61215 《地面用晶體硅光伏組件—設計鑒定和定型》

  3、IEC 61646 《地面用薄膜光伏組件—設計鑒定和定型》

  作者簡介：

    高楊（1990-），女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司測試中心，致力于于氣候環境試驗、機械環境試驗、材料的阻燃耐熱試驗等試驗研究。

  手機:18860995195           QQ:1197585678          公司網址：test.jyacrel.cn

• 資料大小：
  159.1KB
• 所屬類別：
  實驗管理
• 更新日期：
  2015-09-02
• 適用行業：
  電子電氣
• 上傳人：
  江蘇安科瑞電器制造有限公司安科瑞電氣測試中心
• 標 簽：

  雙85試驗 光伏薄膜組件 等效加速

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