Nếu bạn dự định lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái nhà của mình và tận hưởng nguồn năng lượng dồi dào được tạo ra từ mặt trời, bạn cần lưu ý về các tiêu chuẩn chất lượng để đảm bảo các mô-đun năng lượng mặt trời có thể hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong 25 năm.
Trong khi các thiết bị điện tử tiêu dùng chỉ có thể tồn tại trong 2-5 năm, thì tuổi thọ 25 năm của các tấm pin mặt trời không thể đạt được nếu không có một loạt các bài kiểm tra hiệu suất và chất lượng nghiêm ngặt.
Tiêu chuẩn phổ biến nhất cho thị trường năng lượng mặt trời là IEC 61215 và đây là tiêu chuẩn bắt buộc phải vượt qua để tham gia vào các thị trường năng lượng mặt trời trọng điểm như Châu Âu và Úc.
Nó bao gồm tất cả các cơ sở để đảm bảo các mô-đun năng lượng mặt trời có thể hoạt động trong 25 năm trên mái nhà của bạn.
Tiêu chuẩn IEC 61215 là gì?
IEC 61215 là tiêu chuẩn công nghiệp xác định thiết kế và chất lượng của các mô-đun quang điện silicon cho hoạt động lâu dài trong các ứng dụng ngoài trời, trên mặt đất.
Với lịch sử lâu đời từ năm 1993, tiêu chuẩn IEC 61215 đã trải qua nhiều lần lặp lại, với phiên bản mới nhất năm 2021 bao gồm 19 thử nghiệm được thiết kế để xác nhận chất lượng kỹ thuật của các mô-đun năng lượng mặt trời .
1. Kiểm tra trực quan để sàng lọc lỗi sản phẩm
Trước khi đến với các thiết bị ưa thích và quy trình thử nghiệm, bước đầu tiên của tiêu chuẩn IEC 61215 là tìm kiếm những điểm kỳ lạ về mặt thẩm mỹ cho thấy các vấn đề về hiệu suất và độ tin cậy cao hơn.
Lỗi trực quan có thể bao gồm:
- Vật liệu, kính, khung, hộp nối bị vỡ hoặc cong có thể ảnh hưởng đến chức năng.
- Bong bóng hoặc tách lớp trong các mô-đun có thể dẫn đến đoản mạch.
- Các vết cháy trên các bộ phận có thể gây ra hỏng hóc.
- Các vết nứt và ăn mòn của pin mặt trời có thể làm giảm quá trình sản xuất năng lượng.
- Mối hàn kém có thể dẫn đến hở mạch.
- Bất kỳ dây dẫn tiếp xúc nào cũng có thể dẫn đến dòng điện rò rỉ.
Kiểm tra trực quan là một phần chính trong kiểm soát chất lượng, trong đó mọi tấm pin mặt trời phải vượt qua kiểm tra chất lượng trực quan để đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất.
2. Đo lường hiệu suất tại STC để xác định thông số kỹ thuật của mô-đun
Sản lượng điện và hiệu suất mô-đun có lẽ là hai thông số kỹ thuật được thảo luận nhiều nhất khi chọn mô-đun năng lượng mặt trời .
Các mô-đun năng lượng mặt trời được đo ở STC – Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, để đánh giá các thông số kỹ thuật hiệu suất tiêu chuẩn:
- Cường độ ánh sáng 1.000 W/m 2 .
- Nhiệt độ pin mặt trời là 25°C.
Phép đo công suất tối đa tại STC chia cho diện tích bề mặt của mô-đun cho chúng ta biết hiệu quả của mô-đun.
Hiệu suất mô-đun càng cao có nghĩa là bạn có thể sản xuất nhiều năng lượng hơn trên mái nhà của mình .
Công suất đầu ra tối đa của STC được đo trước và sau mỗi thử nghiệm tuần tự, trong đó mức suy giảm điện năng <5% đủ điều kiện là mô-đun năng lượng mặt trời hoạt động tốt.
3. Kiểm tra cách điện Xác nhận mô-đun năng lượng mặt trời hoạt động an toàn ở điện áp hệ thống
Hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời có thể có điện áp hệ thống cao tới 1500 V chạy trong dây dẫn của mô-đun năng lượng mặt trời như dây cáp, pin mặt trời và Busbar.
Thử nghiệm cách điện có thể xác nhận độ bền điện môi của thủy tinh, EVA và tấm nền dưới tác động của điện áp cao.
Thử nghiệm cách điện cung cấp 1000 V cộng với 2 lần điện áp hệ thống cao nhất cho đầu ra hộp nối và khung (sau khi mài lớp cách điện bề mặt trước), để kiểm tra sự hiện diện của sự cố điện môi.
Cách điện tốt trên mô-đun kích thước đầy đủ là điện trở cách điện lớn hơn 40 MΩ/m 2 .
Bằng cách này, khung mô-đun sẽ an toàn khi chạm vào trong hệ thống PV trực tiếp.
4. Đo hệ số nhiệt độ để hiểu hiệu suất của mô-đun trong thời tiết khác nhau
Các đặc tính điện của mô-đun năng lượng mặt trời thay đổi ở các nhiệt độ khác nhau, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến quá trình sản xuất năng lượng.
Phòng thử nghiệm sẽ đo các đường cong IV của mô-đun năng lượng mặt trời ở các nhiệt độ khác nhau để cung cấp cho chúng tôi tác động của nhiệt độ đối với sản lượng điện.
Các hệ số nhiệt độ thu được được nêu trong biểu dữ liệu và được sử dụng để mô phỏng hiệu suất của hệ thống PV.
5 và 6. Xác định NMOT và Hiệu suất tối đa tại NMOT để mô phỏng các điều kiện vận hành trong thế giới thực
Mặt trời làm cho các mô-đun năng lượng mặt trời nóng lên, dẫn đến những thay đổi nhỏ về hiệu quả của mô-đun.
NMOT, hoặc Nhiệt độ hoạt động của mô-đun danh nghĩa, thử nghiệm có tính đến sự tăng nhiệt độ để mô phỏng hiệu suất của mô-đun năng lượng mặt trời trong môi trường vận hành trong thế giới thực:
- Cường độ ánh sáng 800 W/m 2 .
- Nhiệt độ môi trường 20°C
- Tốc độ gió 1 m/s.
Các phép đo công suất, dòng điện và điện áp do NMOT tìm thấy với nhiệt độ tế bào tăng cao cung cấp chỉ báo tốt hơn về cách các mô-đun có thể hoạt động trong hệ thống PV.
7. Hiệu suất ở bức xạ thấp quyết định năng lượng đầu ra của mô-đun trong điều kiện ánh sáng yếu và thời tiết xấu
Mặt trời mọc và mặt trời lặn mỗi ngày.
Sẽ không thực tế nếu mong đợi các mô-đun năng lượng mặt trời duy trì hoạt động hết công suất suốt cả ngày.
Thử nghiệm bức xạ thấp đo công suất tối đa của mô-đun ở mức 200 W/m 2 để cho biết sản phẩm của chúng tôi hoạt động như thế nào trong thời tiết bình minh, hoàng hôn và nhiều mây.
Khả năng phản hồi ánh sáng yếu tốt hơn của các tấm pin mặt trời có nghĩa là các tấm có thể bắt đầu sản xuất năng lượng sớm hơn vào buổi sáng và tắt muộn hơn vào lúc bình minh, để cung cấp cho bạn khả năng sản xuất năng lượng nhiều nhất trên mái nhà mỗi ngày.
8. Thử nghiệm phơi sáng ngoài trời có thể phát hiện các lỗi sớm
Ánh sáng mặt trời là tác nhân gây ra sự xuống cấp sớm trong các mô-đun năng lượng mặt trời do Sự xuống cấp do ánh sáng gây ra (LID) và hệ thống sưởi.
Thử nghiệm phơi ngoài trời đặt một mô-đun dưới ánh nắng mặt trời cho đến khi mô-đun tích lũy được 60 kWh/m 2 năng lượng, tương đương với 20 ngày ở Châu Âu (hoặc 2 tuần ở Úc) để tìm kiếm các dấu hiệu suy giảm năng lượng sớm do LID và các lỗi thành phần khác.
9. Kiểm tra độ bền của điểm nóng phác thảo sự gia tăng nhiệt độ khi các tế bào riêng lẻ bị che khuất
Các mô-đun năng lượng mặt trời có thể bị che khuất một phần trong quá trình vận hành do lá rụng, đất và bóng của cây và đèn đường gần đó.
Các tế bào năng lượng mặt trời được che bóng một phần trở nên phân cực ngược để tạo ra các điểm nóng trên pin mặt trời.
Thử nghiệm điểm nóng có thể cho thấy tác động của việc tăng nhiệt độ đối với từng tế bào trong quá trình hoạt động.
10. Điều kiện tiên quyết bằng tia cực tím để phân hủy vật liệu cán kém chất lượng
Tia UV có thể làm suy yếu cấu trúc của các vật liệu cán màng như EVA và tấm nền, cũng như khả năng chống thấm của hộp nối.
Thử nghiệm tiền đề bằng tia cực tím được thực hiện trước các thử nghiệm chu trình nhiệt (TC) và Đóng băng độ ẩm (HF) để mô phỏng cách ánh sáng mặt trời có thể tăng tốc độ xuống cấp của bảng điều khiển trong điều kiện thời tiết thay đổi.
Các thông số thử nghiệm bằng UV là:
- Bức xạ UV tích lũy (bước sóng 280 nm – 400 nm) là 15 kWh/m 2 .
- Nhiệt độ mô-đun ở 60°C.
11. Chu trình nhiệt mô phỏng sự thay đổi nhiệt độ ngoài trời
Một hệ thống quang điện điển hình trải qua sự thay đổi nhiệt độ đáng kể cả ngày lẫn đêm ngoài trời.
Thử nghiệm chu trình nhiệt sử dụng 200 chu kỳ nhiệt độ khắc nghiệt (-40°C và 85°C) để tăng tốc độ hư hỏng do thay đổi nhiệt độ.
Sự giãn nở và co lại của vật liệu do thay đổi nhiệt độ có thể khiến các mô-đun kém chất lượng yếu đi và dẫn đến mất điện.
12. Đóng băng độ ẩm mô phỏng tác động của sương giá
Nếu nước thấm vào mô-đun vào những ngày ẩm ướt và đóng băng thành băng trong những ngày lạnh giá, băng có thể làm suy yếu lớp màng và độ bền cơ học của các tấm pin mặt trời.
Thử nghiệm Độ ẩm đóng băng (HF) kết hợp độ ẩm và nhiệt với độ lạnh đóng băng (85°C ở độ ẩm tương đối 85% và -40°C) trong 10 chu kỳ để tìm kiếm các vật liệu bị rò rỉ có thể bị hư hại do sương giá.
13. Kiểm tra nhiệt ẩm có thể phát hiện lớp màng bị rò rỉ
Thử nghiệm HF chỉ có nhiệt độ cao và độ ẩm cao trong khoảng thời gian ngắn (khoảng 20 giờ mỗi chu kỳ) để tạo ra hơi nước, trong khi thử nghiệm Nhiệt ẩm (DH) cho phép một mô-đun tiếp xúc với nhiệt độ và độ ẩm cao liên tục trong 1000 giờ.
Nhiệt độ không đổi +85°C và độ ẩm tương đối 85% có thể mô phỏng tác động của nhiệt và sự ngưng tụ trên tấm pin mặt trời ở vùng khí hậu nhiệt đới.
Độ bền của lớp màng và lớp cách nhiệt được kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo các giọt nước không hình thành gần các tế bào năng lượng mặt trời để gây suy giảm năng lượng.
14. Kiểm tra độ chắc chắn của đầu nối đánh giá tính toàn vẹn của cáp
Cáp năng lượng mặt trời cần kéo dài hơn 25 năm giống như pin mặt trời.
Lực kéo 40 N được tác dụng lên các dây cáp của hộp nối theo cả phương ngang và phương vuông góc trong 10 giây để đảm bảo dây cáp được chắc chắn và an toàn khi sử dụng lâu dài.
15. Kiểm tra dòng điện rò rỉ ướt xác nhận sự an toàn của mô-đun trong điều kiện ẩm ướt
Các mô-đun năng lượng mặt trời cần hoạt động đáng tin cậy và an toàn khi ngâm trong nước.
Dù ở trong mưa, sương mù, sương hay tuyết tan, mô-đun năng lượng mặt trời phải cách nhiệt tốt để đảm bảo những người vận hành hệ thống được an toàn xung quanh hệ thống quang điện.
Thử nghiệm dòng rò ướt nhúng mô-đun vào bể nước và đo điện trở cách điện dưới điện áp hệ thống tối đa trong 2 phút.
Một mô-đun kích thước đầy đủ phải có điện trở cách điện lớn hơn 40 MΩ/m 2 để vượt qua thử nghiệm này.
16. Tải trọng cơ học tĩnh Kiểm tra độ bền kết cấu của mô-đun
Gió, tuyết hoặc thậm chí con người là một số ứng suất cơ học phổ biến nhất mà mô-đun năng lượng mặt trời có thể gặp phải .
Thử nghiệm Tải cơ học (ML) tiêu chuẩn áp dụng 2.400 Pa trong một giờ cho mặt trước và mặt sau của mô-đun năng lượng mặt trời theo cách khác.
Các mô-đun năng lượng mặt trời được Quang Điện Energy cung cấp được thiết kế để chịu tải thử nghiệm 5.400 Pa ở mặt trước để đảm bảo chúng có thể tồn tại trong môi trường lắp đặt khắc nghiệt nhất.
17. Thử nghiệm tác động của mưa đá đập vào kính mô-đun bằng những quả cầu băng tốc độ cao
Mưa đá có thể gây thiệt hại nặng nề nhưng là trường hợp hiếm hoi xảy ra.
Vì các tấm pin mặt trời cần tồn tại trong hơn 25 năm trên mái nhà của bạn nên việc kiểm tra tác động của mưa đá trở nên khá cần thiết, đặc biệt là đối với các vùng lạnh hơn.
Các thử nghiệm tiêu chuẩn của IEC về các mô-đun tấn công, tại 11 vị trí, với các quả cầu băng có đường kính 25 mm di chuyển với tốc độ 23 m/s, trong khi các sản phẩm được Quang Điện Energy cung cấp vượt qua thử nghiệm nâng cao về đường kính 35 mm với tốc độ 27,2 m/s (gấp 4 lần năng lượng tác động của thử nghiệm tiêu chuẩn ).
18. Điốt rẽ nhánh được kiểm tra vượt quá dòng điện ngắn mạch tối đa để đảm bảo an toàn
Đi-ốt rẽ nhánh bên trong hộp nối là thành phần an toàn chính để bảo vệ các tế bào năng lượng mặt trời bị lỗi không bị quá nóng.
Khi một tế bào năng lượng mặt trời không hoạt động, do khuyết tật hoặc bóng râm, các điốt rẽ nhánh sẽ bỏ qua chuỗi tế bào để ngăn không cho tế bào tiếp tục nóng lên.
Thử nghiệm đi-ốt rẽ nhánh mô phỏng các tình huống dòng điện cao và nóng:
- Nhiệt độ mô-đun ở 75°C.
- Tiến hành đoản mạch 1,25 lần (ISC ) qua điốt trong thời gian 1 giờ.
Một diode bypass chất lượng tốt sẽ hoạt động bình thường trong các điều kiện thử nghiệm như vậy.
19. Kiểm tra độ ổn định Đưa mô-đun ra ánh sáng cho đến khi công suất đầu ra ổn định
Đầu ra của pin mặt trời có thể dao động khi tiếp xúc với ánh sáng, do đó, thử nghiệm độ ổn định có thể giúp chúng tôi điều chỉnh trước mô-đun năng lượng mặt trời cho đến khi chúng tôi có được đầu ra ổn định sẵn sàng cho các thử nghiệm.
Mẫu thử nghiệm phải trải qua 2 lần lặp lại với mức độ tiếp xúc với ánh sáng 10 kWh/m 2 , trong đó chênh lệch giữa P tối đa và P tối đa phải nhỏ hơn 1% so với P tối đa trung bình .
Sau khi mô-đun năng lượng mặt trời vượt qua tổ hợp 19 bài kiểm tra được nêu trong IEC 61215, bạn có thể chắc chắn rằng mô-đun có thể tạo ra hiệu suất cao nhất một cách đáng tin cậy trên mái nhà của bạn trong một thời gian dài.
Để tìm hiểu thêm về cách các công nghệ năng lượng mặt trời sản xuất năng lượng trên mái nhà của bạn, vui lòng liên hệ với chúng tôi:
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện
