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隨著光伏組件應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化以及極端氣象事件頻發(fā)，越來(lái)越多的有關(guān)組件機(jī)械性能的現(xiàn)場(chǎng)失效被報(bào)道出來(lái)。盡管應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的光伏組件都通過(guò)了IEC標(biāo)準(zhǔn)中的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試，但仍有在極端環(huán)境（高低溫、大風(fēng)、大雪等）中出現(xiàn)組件內(nèi)電池片嚴(yán)重隱裂和機(jī)械完整性受損的情況，因此極限高低溫條件下的機(jī)械載荷測(cè)試將能夠識(shí)別現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法檢測(cè)到的可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

高溫機(jī)械載荷測(cè)試

高溫機(jī)械載荷測(cè)試的主要目的是衡量光伏組件在高溫條件下的機(jī)械性能，確保光伏組件在高溫條件下能夠穩(wěn)定高效的運(yùn)行。


由于常規(guī)機(jī)械載荷測(cè)試均在室溫下進(jìn)行，不能滿足高溫條件下的測(cè)試需求。高溫載荷測(cè)試是指在高溫下（85℃）進(jìn)行靜態(tài)/動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試，充分將高溫的實(shí)際環(huán)境應(yīng)用到測(cè)試，使載荷測(cè)試數(shù)據(jù)能夠覆蓋更多適用場(chǎng)景。

為什么要做高溫機(jī)械載荷測(cè)試？

在高溫條件下硅膠、膠膜、背板和焊帶互聯(lián)結(jié)構(gòu)均存在不同程度的性能變化。

Beinert A J, et al. 2023.

在高溫條件下光伏組件內(nèi)部存在不同于常溫時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容并不能完全模擬和復(fù)現(xiàn)組件在高溫條件下的性能表現(xiàn)。現(xiàn)有的可參考的光伏組件機(jī)械載荷標(biāo)準(zhǔn)，僅考慮當(dāng)組件在風(fēng)壓作用下，光伏組件承受正、反方向的交變壓力，但是高溫氣候條件下或者組件與屋頂結(jié)構(gòu)之間幾乎沒(méi)有間隙時(shí)屋頂光伏組件長(zhǎng)期受太陽(yáng)光照射后，光伏組件溫度升高的情況，現(xiàn)有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)則脫離實(shí)際應(yīng)用條件。高溫機(jī)械載荷測(cè)試是基于光伏組件的高溫應(yīng)用場(chǎng)景而產(chǎn)生的實(shí)際測(cè)試需求。

低溫機(jī)械載荷測(cè)試

低溫機(jī)械載荷測(cè)試的主要目的是獲取光伏組件在低溫條件下的機(jī)械性能，確保光伏組件在高寒缺電地區(qū)能夠穩(wěn)定高效的運(yùn)行。

由于常規(guī)機(jī)械載荷測(cè)試均在室溫下進(jìn)行，不能滿足低溫條件下的測(cè)試需求。低溫載荷測(cè)試是指在低溫下（-40℃或-20℃）進(jìn)行靜態(tài)/動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試，充分將寒冷氣候的實(shí)際環(huán)境應(yīng)用到測(cè)試，使載荷測(cè)試數(shù)據(jù)能夠覆蓋更多適用場(chǎng)景。

為什么要做低溫機(jī)械載荷測(cè)試？

在低溫條件下膠膜、背板和焊帶互聯(lián)結(jié)構(gòu)均會(huì)存在不同程度的性能變化。

01

封裝材料

02

背板

03

焊帶、電池片膜層等

04

邊框與玻璃

封裝材料

EVA膠膜的玻璃化溫度為0～10 ℃，在0 ℃以下時(shí)，EVA 膠膜開(kāi)始逐漸喪失彈性，進(jìn)入剛性狀態(tài)。EVA 膠膜的脆性溫度為-30～-50 ℃，當(dāng)溫度降到脆性溫度以下時(shí)，EVA膠膜表現(xiàn)出脆性，少許的外力、較小的形變就會(huì)使其受到破壞；低溫環(huán)境還會(huì)導(dǎo)致EVA膠膜的粘結(jié)性能嚴(yán)重下降，使光伏組件發(fā)生脫層。光伏組件封裝材料（EVA，TPO，POE）的彈性模量越冷越高，即表現(xiàn)為越冷越硬，緩沖應(yīng)力的能力越差。

背板

PET在背板結(jié)構(gòu)中較厚，在極端低溫下其彈性會(huì)大幅降低，導(dǎo)致其承受外力沖擊的能力下降，從而會(huì)導(dǎo)致隱裂或磨損，保護(hù)性能也會(huì)受到影響。

焊帶、電池片膜層等

在低溫條件下彈性降低，在外部載荷導(dǎo)致的形變影響下可能會(huì)導(dǎo)致脫層、脫焊、隱裂等可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

邊框與玻璃

低溫會(huì)造成面板玻璃和邊框熱膨脹系數(shù)（CTE）失配，導(dǎo)致組件內(nèi)部主應(yīng)力增大，需驗(yàn)證組件的低溫可靠性。