探索加速湿热测试|湿热环境试验箱的应用与挑战

 

 

光伏组件的稳定性和耐久性直接影响着太阳能发电系统的效率和寿命，通过对组件进行长期可靠性测试，从而保证组件寿命。光伏组件在室外承受不同湿度、温度、光照、风、灰尘等多种压力因素，遵循IEC标准流程对组件进行加速湿热测试，以确保光伏组件在各种极端环境下仍能正常运行，来自美能光伏的湿热环境试验箱是必不可少的工具和设备。

 

加速湿热测试湿热测试是IEC61215中关键的测试之一，将组件置于85℃/85%RH的环境箱中1000小时，评估其耐热、耐湿的能力。水分渗透是导致组件退化的核心原因，之后如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的聚合物封装剂，在渗透的水分子内反应并通过水解机制分解，导致封装剂分层，从而加速水分的进入和金属电极的腐蚀，腐蚀是由金属电极与水分子的反应引起的，并且EVA中醋酸乙烯酯单体水解产生的乙酸会加速金属电极的腐蚀，最终通过增加接触电阻率和降低填充因子（FF）导致组件的输出功率下降。

 

首先，将所有组件均在 85℃/85%RH下进行1000小时的湿热测试作为初始结果。随后，在保持RH恒定的情况下，在三种不同温度条件下进行分布式应力测试。组件1的测试条件为85℃/85%RH，组件2为100℃/85%RH，组件3为120℃/85%RH。

 

表1显示了湿热暴露条件、测试温度、相对湿度、总持续时间和测量时间间隔。在整个测试过程中，按照设定的时间间隔获取每个模块的I-V曲线和EL成像，以跟踪老化过程。

 

 

表1.湿热试验测量间隔总结

 

加速湿热测试结果湿热测试期间，每隔300-400小时将组件从试验箱中取出，测量并比较其电气参数和I-V特性。所有测试组件均通过了IEC标准测试，该测试要求在85℃/85%RH下进行1000小时的湿热测试，加速测试显示了较大差异。

 

85°C/85%RH下的组件性能评估

表2和图1展示了Voc等性能参数退化特征的统计分析。在85°C/85%RH下进行1000小时湿热测试后的 Voc、FF和Pmax，测量间隔为300和400小时。测试组件的Pmax值保持在其初始值的90%（即损失小于10%）直到1000小时。通过1000h的湿热测试，封装剂有效地阻止了水分渗透，因为FF仅下降<2.6%。为了降低组件的Pmax，湿热测试应延长至至少3000小时才能看到明显的降低。

 

 

表2. 85°C/85%RH湿热测试下组件性能参数与时间变化情况

 

图1.a) 组件性能参数随测试时间的变化。b) 85°C/85%RH 下不同测试间隔下的I-V曲线。

 

 

100°C/85%RH下的组件性能评估

表3和图2显示了在100℃/85%RH，测量间隔300h和400h测试1000h后，组件的性能参数。测试组件的Pmax值保持其初始值的90%直到600小时。如图2所示，在整个测试期间，Voc逐渐降低了不到5%，表明p-n结特性并未受到显着影响。大多数Pmax下降是由于FF下降而发生的。FF下降超过约10%表明水分可能腐蚀了金属电极并导致接触电阻增加和FF退化。

 

 

表3. 100°C/85%RH湿热测试下组件性能参数与时间变化情况

 

图2.a) 组件性能参数随测试时间的变化。b) 100°C/85%RH 下不同测试间隔下的I-V曲线。

120°C/85%RH下的组件性能评估表4和图3给出了在120°C/85%RH，测量间隔为300小时测试600小时后组件的性能参数。 测试组件的Pmax值保持在其初始值的90%直到300小时。如图3所示，在整个600小时的加速测试期间，Voc降低了不到5%，表明即使在更高的温度下，p-n结性能也没有受到显着影响。600小时后，Isc下降约 30%，FF下降约40%，导致组件完全失效（约Pmax损失的 65%）。因此，加速湿热测试可以通过更换先进材料来检查可靠性。

 

表4. 120°C/85%RH湿热测试下组件性能参数与时间变化情况

图3.a) 组件性能参数随测试时间的变化。b) 120°C/85%RH 下不同测试间隔下的I-V曲线。

 

试验提出了一种有效的组件加速测试方法，其中温度高达120°C应用于加速降解机制。实验结果表明，120℃/85%RH 600 h后观察到的环境应力与85℃/85%RH湿热试验约5000 h的结果相当，节省大量的时间和资源。这种加速测试适用于晶体太阳能电池和EVA封装材料的占据超过85%的市场份额的组件，有利于确定退化机制的条件。

 

美能湿热环境试验箱

太阳能组件应用过程中会经受各种严酷天气的考验。其中组件承受高温、高湿，长期湿气渗透的能力等各项性能需要评估。湿热环境模拟试验，为了验证评估组件或材料的可靠性，并通过热疲劳诱导失效模式，早期识别制造缺陷。满足标准:

 

IEC61215-MQT13；IEC61730-MST53

 

特点:

 

 

在85℃和85%RH的状态下持续运行1000个小时以上需要超高的稳定性，无论在制造工艺上还是电子设备可靠性上都十分优质。

 

• 内置循环风道以及长轴通风机，进行有效的热交换，环境箱内部温度均匀稳定

 

• 采用进口温度控制器，实现多段温度编程，精度高，可靠性好

 

• 可以在持续的高温高湿环境下运行，也可依据工程人员的计划进行高低温交互试验

 

搭配潜在电势诱导衰减测试仪，可更直观观测组件的性能

美能湿热环境试验箱搭配潜在电势诱导衰减测试仪使用：

 

长期泄漏电流会造成电池片载流子及耗尽层状态发生变化、电路中的接触电阻受到腐蚀、封装材料受到电化学腐蚀等问题，从而导致电池片功率衰减、串联电阻增大、透光率降低、脱层等影响组件长期发电量及寿命的现象。

 

湿热环境试验箱作为太阳能产业中不可或缺的设备之一，发挥着重要的作用。通过模拟高温高湿环境，对光伏组件进行性能测试，可以帮助太阳能行业不断提升产品质量，推动太阳能技术的发展和应用。随着科技的不断进步和太阳能产业的快速发展，美能光伏研发的湿热环境试验箱，助您优化能源生产，获取最佳回报。