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2022 IEC TC82 WG2 春季会议光伏组件零部件标准最新状态

发表于:2022-04-11 09:07:49     作者:TÜV南德智慧能源 来源:TÜV南德智慧能源

2022年4月4日至4月8日,IEC TC82 WG2 召开了2022春季网络会议。来自全球各地的光伏专家在为期一周的会议里,就多项该光伏标准展开了深入讨论。TÜV 南德意志大中华集团一如既往,积极参与IEC标准的制定和讨论,随时掌握标准最新发展动态,不断完善自身的服务范围和能力,从而协助客户端及时向市场提供满足最新标准要求的合格产品。

以下对此次会议讨论的主要内容和标准更新状态给大家做一个汇报:

从2021年秋季会议以后,发布5项更新标准及2项全新标准:

IEC 62788-5-1:2020+AMD1:2022 Measurement procedures for materials used in photovoltaic modules - Part 5-1: Edge seals - Suggested test methods for use with edge seal materials (2022-01-28)

IEC 62788-7-3:2022 ED1 Measurement procedures for materials used in photovoltaic modules - Part 7-3: Accelerated stress tests - Methods of abrasion of PV module external surfaces (2022-02-22)

IEC TS 63109:2022 Measurement of diode ideality factor by quantitative analysis of electroluminescence images (2022-03-25)

IEC 61215-1-2:2021/AMD1:2022 Terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval – Part 1-2: Special requirements for testing of thin-film Cadmium Telluride (CdTe) based photovoltaic (PV) modules (2022-03-28)

IEC 61215-1-3:2021/AMD1:2022 Terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval - Part 1-3: Special requirements for testing of thin-film amorphous silicon based photovoltaic (PV) modules (2022-03-28)

IEC 61215-1-4:2021/AMD1:2022 Terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval - Part 1-4: Special requirements for testing of thin-film Cu(In,Ga)(S,Se)2 based photovoltaic (PV) modules (2022-03-28)

IEC TS 62804-2:2022 Photovoltaic (PV) modules - Test methods for the detection of potential-induced degradation - Part 2: Thin-film (2022-03-29)

光伏组件标准最新进展

IEC 61215新的提案

2021版IEC 61215标准在湿热以后做MQT19.3,用来消除湿热过程造成的BO缺陷导致的功率衰减假象,但这个过程同时伴随着LETID,所以假失效现象仍然可能存在,Fraunhofer ISE报告了他们的研究和测试结果,如图:

 


 

Fraunhofer ISE设计了一些实验,研究湿热,热循环前后进行不同CID处理条件造成的功率衰减结果,通过分析,对PERC提出了一种新的一湿热测试流程,即Gate 1---CID85----CID25---Measuremet---DH1000---CID85---CID25, 在这个过程中CID25和CID85会让BO复合体处于不同的状态,该研究结果将于近期发表,对合理设计高温条件下环境测试前后处理条件提供指导。

IEC TS 63397 Guidelines for qualifying PV modules for increased hail resistance

目前是DTS阶段,会后会在WG2内流转征求反馈意见。

以下是主要报告内容:

最大尺寸从初始的100mm降低到80mm;

参考瑞士VKF的测试方法,对每一种尺寸的冰雹同时给出了质量范围以及动能范围

有效测试情况,如果动能太小,需要更换位置重新测试。如果动能太大,超出规范要求范围,将组件打坏,该数据不引用,需要重新更换组件测试

提供了全球冰雹发生概率地图做参考,如下图:

 


 

对规范中的内容,与会专家进行了讨论。阿特斯提出,80mm尺寸太大,组件很难通过测试,写在规范中会引导买家要求制造商进行最大尺寸的测试,并指出当前地图并不能对确定某个区域的冰雹尺寸给予指导。根据与会专家反馈意见,规范中尺寸并不是强制尺寸,如果买家要求大尺寸冰雹测试,组件设计制造成本会增加,需要通过商业方式来解决。另外,关于冰雹尺寸的统计,可能会比较困难,但是从另外一个角度来考虑,一场冰雹可能会包含不同尺寸。目前看来,该规范和IEC TS 63126类似,可以一定程度上评估行业碰到的实际问题,另外一方面,对行业的精确指导还有待进一步发展。

IEC 61730-1ed 3.0标准进展

之前FDIS版本草稿已经在WG2内收集意见,截至日期为4月底,处理完反馈意见后,下一步IEC官方将发布FDIS版本,不再做技术变更。工作组长Nancy介绍了标准的进展,和上次会议相比,主要变化如下:

在Marking和documentation章节,增加匹配连接器信息,包括型号和厂家。

铭牌增加设计压强,考虑避免双面组件背面遮挡,与会专家提出需要考虑双面组件的铭牌空间可能不够。

对DTFI概念做了阐述。Cr指电爬过两个带电体之间物体表面的距离,Cl指电穿过两个导体之间空气的最短距离,组件内部封装材料不属于上述任何一种情况,所以引入DTFI概念,即功能绝缘穿透距离。本质上不同电势间的EVA要起到功能绝缘作用,同时避免打弧,着火现象。DTFI距离的评判原则和原有Cr/Cl一样,即默认距离为基础绝缘条件下Cr,Cl中的较大值,但是和安全绝缘里的Cl一样,允许变小,通常最小为Cr。当小于默认距离时,需要额外测试来验证。安全绝缘是用Impulse voltage test来验证,针对功能绝缘这种情况,标准也通过MST57测试来验证。

关于高温工作条件,组件的工作温度和系统设计以及环境相关,目前很难精确的说明组件在不同情况下的工作温度。一方面行业需要研究出工作温度的计算方法,目前IEC 63126工作组正在这方面进行努力,也需要各个国家和地区根据对所属区域进行研究。当前标准从intend use, marking, documentation三方面进行了相关基本信息的描述,引入T98温度作为组件的operation temperature. 例如在marking部分,明确组件的T98测试水平,同时在documentation 部分要求使用手册中也进行说明,并给出安装条件,区域环境的限制,并增加会影响到T98温度的因素供安装商参考。与会专家对该部分的描述展开了讨论。有专家建议给出离屋面最小安装距离,参考IEC 63126调研的一篇文献,根据该文献,组件离屋面的距离并不大,只有几厘米左右。但是对该数据的可靠性还需要进一步确认。根据之前工作组的分析,在open rack安装条件下,几乎所有地区T98温度都在70度以下,更高的温度通常在背面空气流动受到限制时,例如屋面安装。

IEC 61730-2 ed3.0

目前已经进入FDIS阶段,工作组长Guido介绍了和ed 2.0相比发生的变化,具体变化在之前新闻稿中已经做了详细的描述,以下做些补充,以及会上提出来的一些讨论要点:

相同测试序列编号修改与IEC 61215一致

反向电流测试温度测量精确度变大为±5K,测试中最大表面温度修改为170oC

对超大组件,哪些需要在真实尺寸组件上测试,哪些可以用代表性样品

抽样讨论,主要针对超大组件,要确保制造商有生产能力

双面组件背面UV测试是否需要,只是针对IEC 61730测试序列,有专家认为这与组件安全无关,单面组件同样会有背面UV。当前IEC 61215/61730组合测试基本是业内通用,这个问题不是那么重要。

对超大组件,如果是有由两块组件并联而成,用其中一块当代表性样品时,测试电流可以用原来的一半。

湿漏电测试水温范围讨论,目前为14-45度,保持不变

对超大组件,代表性样品尺寸的要求,讨论建议参考IEC 61215中的描述

IEC TS 63126

IEC TS 63126已经有发布版本,IEC 61730_1里也已经包含了该部分的要求,但是该规范在实际应用时指导意义还不是特别强,例如目前没有明确温度的计算方法,考虑T98温度是系统温度,和现场系统安装相关,该数据通过实际测量来收集比较困难。美国标准委员会在尝试如何评估T98,其他国家也可以自己分析自己所在区域的高温情况。目前,该项目在收集各方面的意见,报告内容主要为标准修订的方向和目前的研究结果,包括:

针对EVA,背板 UV照射条件,从测试成本考虑,建议用A3延长时间

针对70open rack的安装方式,给出了最小安装高度地图

下一步正式成立工作组,重点进行如何评估T98温度

IEC TS 62915光伏组件重测导则

已经与2022年2月18提交CD稿收集反馈意见,截止收集日期为4月15日,接下来将在工作组内重点讨论这些意见。工作组长Itai介绍了重测导则的最新进展:

增加了双面组件的重测条款,并基于IEC 61215/61730的最新进展进行了协调。

UL62915也基于现有版本在协调中。

鉴于复杂性,工作组放弃考虑将所有材料组合引起的测试都写到此次导则更新中。

会上与会专家对材料组合单元进行了重点讨论.规范中给出了需要考虑测试的组合,如下图,但是具体测试需要根据实际情况作出工程判断。不少专家对此表示担心,因为这可能会造成不同实验室测试方案的不同,可能会导致倾向于选择测试少的实验室,这会造成一些必要测试的遗漏。鉴于其复杂性,这部分工作将体现在下一版本中。

 


 

IEC 62804 PID测试

IEC TS 62804-1 晶硅组件PID极化

NREL的Peter Hacke介绍了PID极化测试方法的进展。根据4组测试结果,发现EVA和POE封装晶硅组件在没有光照下都会发生明显的PID现象,但是加上光照条件后EVA 衰减和黑暗条件下一致,POE衰减明显变少,衰减量随着POE体电阻增加而变少。另外,Peter Hacke在-1000V偏压,60摄氏度条件下,测试了Topcon组件,并施加了光照恢复和不同UV照射,研究极化现象和光照的关系。该部分测试数据的重现性还需要进一步评估。基于目前的研究结果,给出了极化测试建议条件,其中光照在实验室可能需要金属网进行衰减。根据Peter Hacke介绍,测试条件在60摄氏度时湿度要比较低,是为了避免测试过程中前后表面形成短路。另外,Peter Hacke指出,根据实际现场的不同气候条件,极化现象可能是一直存在的,可以根据实际现场条件设计测试条件来复现。

 


 

IEC TS 60804-2 薄膜组件PID测试

该标准今年初已经发布,Peter Hacke介绍了一些可能需要修正的一些问题,包括:

是否将测试电压降为组件系统电压的一半

加速电压是否需要降低一半到2.5倍系统电压

是否可以用铝箔贴在组件表面进行测试

对上述问题, 与会专家进行了讨论。

关于测试电压,有专家介绍根据其测试结果,电站现场阵列中的电压是float的,大概在几百伏,支持用一半系统电压测试。也有专家认为系统电压是最恶劣状态,而且经常是系统一端接地,所以建议仍然用系统电压测试。

关于加速电压,Hacke解释该电压是加速因子之一,如果降低电压,需要延长测试时间,所以不建议。

关于铝箔,Hacke也做了解释,用铝箔会提升漏电流,目前的测试方法和现场数据比较吻合。

组件功率测试标准

IEC 60904-1-2: 双面光伏器件电流-电压特性测量

该标准目前正在准备CD稿,工作组长在会议上介绍了新版本的更新内容,主要包括:

引入BIFIrel概念,即相对背面光强增益系数,报告输出内容和IEC 61215 2021版中的内容一致

模拟器和自然光条件测试光强均匀性等级至少为B

对非辐射背景章节做了修改,背面光强由原来的3W.m-2变为5 W.m-2, 并给出了测试方法和测试点示意图。

IV测试包括双面系数测试原标准要求一定要进行光谱修正,现在修改更为合理,可以采用校准过的光谱响应一致的参考件,如果没有规避光谱失陪,需要在IV测试不确定度中进行分析

双面系数测量需要注意边框高度引起的在前后IV测试时,前表面和背面电池不在同一平面上。对该误差要进行修正。另外,对双面系数的计算做了更新,修改为对背面光强导致的功率增益比例和背面光强与正面光强的比值之间进行线性拟合,斜率即双面系数,如下图

 


 

IV测试时等效光强的计算修改为只引用Isc的双面系数进行计算,这样可以提高测试准确性。

IEC 60904-2 标准光伏器件要求

目前处于CD阶段,2月份CD稿反馈意见已经收集完毕,现在在CDV版本准备中。工作组报告了主要的技术意见及采纳结果,采纳的建议主要有:

对参考器件的定义进行了优化,删除了包含多个电池封装的参考器件,与参考组件定义一致

自然光条件下校准,增加了散射光比例测量方法的参考标准,即IEC 60904-4.

关于该补充版本的主要技术变更,可以参考2021年秋季会议新闻稿。

IEC 60904-5开路电压法测量光伏器件电池等效温度

目前FDIS版本标准已经在WG2征求意见,工作组报告了主要的技术意见及采纳结果,主要的技术变更为增加说明,方法1的测试不确定度更低

IEC 60904-8/AMD1 光伏器件的光谱响应测试

目前已经完成的部分有:

通过Isc计算SR,给出了计算公式

DSR测量次数从5次减少为3次

对入射光扫描过程做了细化

IEC 61853-2 Photovoltaic (PV) module performance testing and energy rating

Part 2: Spectral responsivity, incidence angle and module operating temperature

measurements

工作组介绍了IAM和NMOT测试方面的进展。

IAM

比对测试还在进行,户外测试流程已经修改完,室内测试流程正在进行,包括设备,样品和测试方法三个方面,针对不同的测试样品,示例如下:

 


 

NMOT

进一步优化秋季会议上提到的第三种数据拟合方法,从拟合结果来看,每个月的uo,u1和NMOT拟合值一致性比较好,利用该方法,数据采集的时间最快1个月就可以完成。

IEC 61853系列标准

IEC 61853共分为4个部分,最终的目的是为了评估组件的发电能效,核心计算在第3部分。据工作组介绍,之前的版本中没有考虑到双面组件,对双面组件,IEC 61853所有内容都需要考虑更新,第一步是先从第三部分出发来考虑需要做哪些变动,然后再分配到具体部分来实施。目前会落实的有以下几个方向:

增加背面辐照和不同角度光强计算公式,并应用于双面组件功率计算,验证其准确性。相应更新气象数据,例如反射光强,方位角

修改光谱修正公式

简化61853-1中功率矩阵外延或内延时的计算公式,从原有27个简化到4个

优化光谱修正时的光谱波长间隔,现有标准中在红外长波长段误差比较大

PT600 VIPV

该项目组是为了评估车载光伏系统的功率和可靠性。车载光伏和常规组件有两个区别,一个通常是曲面,另一个是受遮挡频率高,这会影响到车载光伏的能效评估。工作组开发了一个计算模型,用来评估光照强度, Sandia National lab正在对该模型进行评估。接下来,工作组会在现场测量,光照模型确认,能效评估方面继续开展工作

新提案

Guidelines for replacing potentially damaged PV modules

来自Southern Company的Will Hobbs分享了他们公司实际碰到的案例,在这些项目中,组件受到不同程度和不同来源的破坏,包括暴风雨,冰雹,龙卷风,Southern Company对受损组件进行了IV, IR,EL,UVF不同的测试方法,并对结果进行分析,给出了替换导则。

IEC TS 63209-3 Combined accelerated stress test sequence for materials screening

来自阿特斯的Jean-Nicolas Jaubert做了综合老化测试的报告,提议作为63209-3和-4两个部分来进行标准起草。该提案的主要目的是用较短的时间模拟出材料的失效现象。根据报告结果,综合老化测试可以呈现和IEC TS 63209-1 B序列相同的测试效果,但时间大幅缩短,这对企业研发和评估新材料会很有帮助。与会专家对UV光谱的选择,标准的发展计划及应用展开了讨论。

IEC 61215 AMD

莱茵的Christos提议对双面组件的双面系数进行确认。2021版IEC 61215标准中只要求记录实验室测量的双面系数,并没有判断标准。而实际测量中有发现,铭牌上标称的双面系数有时会比实测值大10%,这样BSTC条件下的功率可能会虚标。提案给出了一个双面系数的评估公式,还需要进一步讨论。

光伏零部件标准最新状态

IEC 62788-2-1 ED.1光伏组件中的聚合物材料第2-1部分 聚合物前板和背板的安全要求;IEC 62788-2 ED.2修正案光伏组件材料的测试程序第2部分 聚合物材料-前板和背板

聚合物前板和背板作为太阳能光伏组件的关键零部件,其安全性能一直备受关注。IEC 62788-2-1是关于组件用前板和背板的安全性能要求,该标准结合了IEC TS 62788-2,IEC TS 62788-7-2,IEC TS 62915等标准,聚合物前板和后板必须符合该标准的要求,光伏组件才能通过IEC 61730的设计要求。TÜV SÜD一直积极参与IEC 62788-2-1标准的制定,来自Endurans Solar的Peter Pasmans作为背板组组长针对前段时间密集开会讨论的FDIS版本收集到的问题做了一个总结,主要针对环境加速老化测试、耐热测试、热失效保护测试(Thermal failsafe test)做了阐述,并明确了一些基本测试的详细要求。讨论组计划在2022年WG2春季会议之后讨论并形成最终FDIS版本提交IEC组委会。

 


 

本次春季会议首先总结了目前版本的IEC 62788-2-1标准和CDV版本的主要差异:

第四部分修订

明确了背板公差的范围,不仅仅是厚度要求还包括配方和各层结构的稳定性,厚度公差只有在满足DTI要求的前提下才允许存在。

对于替换材料要求也非常严苛,需要清楚的证明替代材料与原材料具有相同的配方、制造流程、产品特性,以及公差范围内不会对组件安全性能造成影响,制造商有责任提供任何必要的数据来支持替代材料的使用。应提交备选样品,并确定适当的试验方案,以确保其符合IEC 62788-2-1标准的要求。

增加绝缘协调(Insulation coordination)和明确可靠绝缘(Relied-upon insulation)要求:

在Class 0类组件中使用的前板或背板需要满足基本绝缘,在Class II类组件中使用双层或加强绝缘。每一层提供可靠的绝缘层(RUI层)的多层前/背板需要满足基础绝缘。

 


 

前板或背板中作为有效绝缘层的单层和复合层需要满足的要求:

1.单层前/背板结构 [ see example cases a1) and a2) in Figure 1 ]:

-TI或RTE(FBST04)测试,评价断裂伸长率的热失效保护测试(FBST10)或者用伸率作为判定要求的热性能测试;

-DH(FBST08)UV(FBST09)前后均需满足基础或加强绝缘的直流击穿测试(FBST06)要求(Table 2);

-单层材料最小厚度需要满足DTI(FBST03)的测试要求。

2.多层前/背板结构 [ see example cases b1), b2) and b3) in Figure 1 ]:

作为多层结构前/背板中的可靠绝缘层(RUI)的每一个单层需要满足的要求:

-TI或RTE(FBST04)测试,评价断裂伸长率的热失效保护测试(FBST10)或者用伸率作为判定要求的热性能测试;

-初始样品直流击穿满足基础绝缘测试(FBST06)要求(Table 2);

-Coating或者胶水要作为可靠绝缘层需要满足特定的针对耐热性能的测试;

多层结构整体需要满足的要求:

-DH(FBST08)和UV(FBST09)前后均需满足基础或加强绝缘的直流击穿测试(FBST06)要求(Table 2)

-作为可靠绝缘层的最小厚度和需要满足DTI(FBST03)的测试要求。

-对于含有铝箔层的导电背板其可靠绝缘层的判定以及基本绝缘或加强绝缘的测试需要参考IEC 62788-2-1和IEC 61730-1中关于导电背板的设计要求。

 


 

直流击穿测试(DC breakdown test)考虑到可靠绝缘层的实际情况,测试值的判定要求为:系统电压对应的加强绝缘要求除以相应的系数,主要是考虑了背板实际的DTI厚度对有效绝缘的影响,具体计算要求如下:

 


 

例如:400µm总厚度背板,DTI测试结果为350µm,则作为1500 VDC背板其直流击穿的最低要求为(2000V+4×1500V)/ (350µm/400µm) = 9.143kV。

UV老化测试(UV weathering test)是相对于CDV版本变化最大的地方:

背板内层将要求UV4000小时的老化测试,测试结构为添加隔离层的封装结构,具体结构可以参考 IEC TS 62788-2 Table F.1。

 


 

IEC 62788-2-1标准里讨论的测试方法将会直接转移到IEC TS 62788-2的最新版本中,例如TÜV SÜD和苏州中来(Jolywood)基于IEC 60216-2向IEC组委会提交了针对涂层功能性的热性能评估方案包含了电学性能和力学柔韧性(flexibility)测试,电学性能将采用直流击穿测试(判定要求为:老化前、后均≥基础绝缘要求且保持率≥50%);力学柔韧性(flexibility)将采用杯突测试(Cupping test)(判定要求为初始压痕深度≥3mm且保持率≥50%)。

高温组件对背板的要求将参考IEC TS 63126的测试要求,对于UV测试的要求变更为:白色和透明背板满足 T98 ≤ 70°C、70°C

 


 

热失效保护测试(Thermal failsafe test):

明确了该测试是为了防止单层材料在热应力之后由于伸率的降低造成开裂;是对传统TI/RTE (RTI)测试只评估单一方向拉伸强度的补充。测试条件和判定要求为:

背板预处理之后,120℃的条件下老化2000小时。判定要求:MD/TD 方向老化后断裂伸长率(EaB)绝对值≥25%。

IEC 62788-2 新版标准将新增一个“焊接凸点测试(Solder bump test)”该测试为序列老化测试具体要求如下:

试样层压结构:solder wire/BS/solder wire/E/G,MD和TD方向均需准备样品;

 


 

测试序列:UV1000/A3 (FBST 09) + TC200 (MQT 11 of IEC 61215-2);

根据前期循环比对测试建议序列为:2 x (UV1000/A3 + TC200);

判定要求:序列测试后样品外观,主要为开裂和脱层等严重的外观缺陷并对外观进行分级。

 


 

进一步将会讨论或更新的内容:新材料基于IEC 60216-2的耐热性测试要求;UV测试要求与IEC TS 63126测试要求的一致性;IEC 62788-2 将参考IEC 62788-7-3 耐磨测试要求增加一个附件;背板标准里定义的“相似材料”与IEC 62915 重测导则一致性的问题;表面粗糙或有花纹前/背板的厚度测试细节;180°剥离测试的要求将参考IEC 62788-1-1;IEC 62788-2-1中的热失效保护测试(FBST10 Thermal failsafe test)将加到IEC 62788-2的新版标准里。

IEC 62788-1-1 ED1光伏组件用材料的测试流程 - 第1-1部分:封装材料用聚合物

IEC 62788-1-1标准的开发基于一系列IEC 62788-1标准,参考测试标准基本已经开发完成。David Miller博士作为该标准的牵头人再次强调了62788系列标准的开发目的:为组件设计以及材料的研发提供参考数据和UCF报告;进料和出货检查规则以及原材料或成品生产过程控制;为组件安全性能测试和设计选型提供参考;提供重测导则依据以及产品长期可靠性研究依据;失效分析。

 


 

IEC 62788-1-1 Ed. 1聚合物封装材料的测试规范目前有如下更新:

经过多次线上讨论形成了封装胶膜的通用特性、测试数据、生产过程控制、老化、失效分析等的测试要求的汇总表。

 


 

硬度试验:Type A硬度计用于封装树脂(厚样品);Type AM型硬度计将用于特定配方封装材料的区分测量(薄样品,并帮助区分基体树脂和配方样品)。

 


 

交联度包括4种参数(见UCF表格)。建议选择一到两个。

CTE的报告值可是在多种温度下的测试值和存储模量一样而不仅仅是在室温下的测试值。

CTI测试和燃烧性能测试需要加到UCF或数据报告中,讨论组还会继续讨论。

关于重测导则的问题组委会参会人员进行了长时间的讨论,需要IEC 62788-1-1讨论组有类似于IEC 62788-2-1关于材料重测的基本要求,为IEC 62915后续标准开发提供一些参考。

 


 

180°剥离测试(ISO 8510-2)是封装胶膜标准中关于粘接力测试的通用方法,建议在层压过程中采用单层胶膜层压的方式。项目组开发的SCB测试方法在粘接测试中为可选方法, SCB测试都需要在讨论组内进行更多的比对测试,并且预计在进行样品切割时将会在切割背板和胶膜时引起硅片的破裂,讨论组还需要更多的论证和实验,标准中更新了对不同界面进行测试的要求,分别包括:(a)背板 / 胶膜, (b) 胶膜 / 玻璃,(c) 胶膜 / 电池片 以及 (d)胶膜-1 / 胶膜-2。

 


 

180°剥离测试的拉伸速度确定为50mm/min,在剥离测试完成后需要分析测试图谱和测试样品,确定失效模式,若测试图谱出现不同的剥离数据平台,需要确定哪个平台数据和封装材料失效有关,老化测试后也需要确认是否由于背板的失效而造成剥离测试的失败。

IEC TS 62788-8-1 晶体硅光伏组件中使用的导电胶(ECA)的测试 第1 部分材料性能测试

阿特斯的许涛博士介绍了导电胶(ECA)标准的发展近况,更新了导电胶粘接力和电学性能测试的最新进展,目前已经进行了两轮循环对比测试,许涛博士强调电性能是ECA的一个关键特性。TÜV SÜD全程参与了标准的开发和第一轮循环比对测试。

 


 

首轮比对测试阿特斯对6家实验室的数据进行了详细的分析,这一轮接触电阻率测试在6个实验室进行了2个水平,每个10次重复。剔除实验2的部分数据(负值,可能是操作错误造成的),剔除实验6的全部数据(两个水平的柯克伦检验(Cochran’s test)均超过临界值)。去除Lab 6数据后,重复性和重现性的相对标准偏差仍在30%以上。因此,安排与Lab 6 (NREL)进行第二轮循环对比测试,以优化测试方法。

第二轮循环比对制样分为两部分,一部分由阿特斯制样,一部分由NREL和阿特斯分别自己制样。第二轮测试对于1#~3#样品两家实验室均出现异常数据,剔除异常数据后两家实验室相对标准偏差接近。

 


 

对于4#~6#样品体积电阻率随银粒浓度的降低而增大,4#样品在两个实验室的平均值和相对标准偏差相似,样品5#和6#两个实验室差异变大。

 


 

基于新的发现对接触电阻测试进行改进:

1. 在原来硅片和银电极之间沉积SiNx层以加强绝缘;

2. 采用金属刮刀以保证ECA表面平整;

3. 银电极宽度减小且间距一致。

基于新的测试也有一些新的发现:

1. 随着ECA体积电阻率的增加,相邻电极间的体积电阻Rv的增长速度快于表面接触电阻Rc的增长速度;

2. 当Rv大于Rc时,测试精度变差;

3. 当Rv远大于Rc时,出现负值;

4. 因此,依据经验法则,我们将要求电极的图案和几何设计具有适当的Rv和Rc比值(Rc>Rv是首选)。

讨论组通过对测试基片进行绝缘和优化电极模式使ECA接触电阻测试更加稳定和准确。计划与NREL进行第三轮测试,并希望在5月底前完成。与此同时,讨论组将准备CD草案,并在第三轮测试结束后将其发送出去征求意见。

责任编辑:周末
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