CN115967351A - 一种太阳能组件环境可靠性的检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能组件环境可靠性的检测装置及其检测方法，所述检测装置包括箱体，所述箱体的内部平行设置有两组光照组件，两组所述光照组件之间平行放置有太阳能组件；所述箱体的内部设置有pH控制模块，用于调节所述箱体内部的pH值。本发明提供的太阳能组件环境可靠性的检测装置，可以避免对PH环境的漏判，以及对黑暗环境的电势诱导衰减现象的过判，能够同时对光照、pH环境、温度、湿度以及电源偏压进行控制，从而更真实地反映太阳能组件的实际工作环境。此外，采用本发明提供的检测装置可以为太阳能组件的正面和背面提供不同的光照条件，进而与太阳能组件实际工作环境更为一致。
Description
技术领域
本发明属于光伏太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能组件环境可靠性的检测装置及其检测方法。
背景技术
近年来，随着太阳能组件制造成本的下降，随之而来的长寿命和高可靠性问题就越来越受到业内的关注。然而太阳能组件长期在一定温湿度和高电压下工作，会出现电势诱导衰减(PID)现象，即在盖板玻璃、封装材料、边框之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致填充因子、短路电流、开路电压降低，使太阳能组件性能低于设计标准。
目前，太阳能组件环境可靠性的检测方式主要分为两类：一类是通过控制检测装置内的温度和湿度，并对太阳能组件通入电流或者施加电压的方式来检测其环境可靠性；另一类是通过模拟户外光环境下，对太阳能组件通入电流或者施加电压的方式来检测其环境可靠性。虽然上述两类测试方法可以能够检测太阳能组件在不同条件下的衰减情况，但是太阳能组件的实际工作是在一定的温度、湿度和光照条件下进行的，同时在很多情况下，其实际工作环境并不是中性的。因此，现有技术的检测环境与太阳能组件的实际工作环境还具有较大差异。
CN106774552B公开了一种光伏组件测试方法及控制方法。光伏组件通电，提升光伏组件所处环境的温度到预设温度，提升光伏组件所处环境的湿度到预设湿度，保持一段时间。快速降低光伏组件所处环境的温度，降低到室温后保持一段时间。从而可以加快光伏组件的老化速度，从而在较短的时间内模拟自然环境对光伏组件造成的长期影响，便于观测光伏组件是否容易脱层。
CN105281664A公开了一种太阳能组件抗PID效应能力的检测装置及检测方法，包括电源、可形成测试所需环境的环境箱，环境箱内设置绝缘支架，在所述环境箱内设置有UV灯源，太阳能组件的铝边框接电源的正电极并接地，太阳能组件连接接线盒，接线盒的正负极端子短接并与电源负极相连。该检测装置虽然可以同时调节温度、湿度和光照条件，但是并未考虑太阳能组件实际工作环境的酸度问题。
CN104579167A公开了一种光伏组件湿热环境耐久性测试方法，包括：(1)对开路状态的待测试光伏组件进行户外暴晒；(2)对完成户外暴晒的待测试光伏组件进行紫外光暴晒；(3)将完成紫外光暴晒的待测试光伏组件短路连接，对短路状态的待测试光伏组件进行盐雾腐蚀试验；(4)对完成盐雾腐蚀试验的待测试光伏组件进行冷凝湿度试验；(5)对完成冷凝湿度试验的待测试光伏组件进行STH综合环境试验。该测试方法虽然引入盐雾腐蚀试验和综合环境试验来进一步反映光伏组件在实际环境中的耐久性，但是盐雾试验是独立进行的，综合环境试验中光/热/湿是循环进行的，均未达到温度、湿度、光照和盐雾同时调控的目的。
因此，如何设计出一种更接近太阳能组件实际工作环境的检测装置及其检测方法，能够达到温度、湿度、光照、电源偏压和pH环境同时可调的检测效果，对于真实地反映太阳能组件长期户外衰减的状态至关重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能组件环境可靠性的检测装置及其检测方法，可以避免对pH环境的漏判，以及对黑暗环境的PID现象的过判，能够同时对光照、pH环境、温度、湿度以及电源偏压进行控制，从而可以更真实地反映太阳能组件的实际工作环境。此外，采用本发明提供的检测装置可以为太阳能组件的正面和背面提供不同的光照条件，进而与太阳能组件实际工作环境更为一致。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种太阳能组件环境可靠性的检测装置，所述检测装置包括箱体，所述箱体的内部平行设置有两组光照组件，两组所述光照组件之间平行放置有太阳能组件。
所述箱体的内部设置有pH控制模块，用于调节所述箱体内部的pH值。
本发明提供的太阳能组件环境可靠性的检测装置，可以避免对pH环境的漏判，以及对黑暗环境的PID现象的过判，能够同时对光照、pH环境、温度、湿度以及电源偏压进行控制，从而可以更真实地反映太阳能组件的实际工作环境。
作为本发明一种优选的技术方案，所述pH控制模块的调控范围为2～14，例如可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
需要说明的是，本发明对pH控制模块的结构不作具体要求和特殊限定，本发明采用pH控制模块对箱体内的pH值进行调控。因此可以理解的是，只要能够调控箱体内pH环境的pH控制模块均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件选择不同类型的pH控制模块，或对pH控制模块的构成进行适应性调整。
优选地，所述箱体外接有管道，所述管道远离箱体的一端连接有气体供应装置，所述管道用于将所述气体供应装置中的酸性或碱性的气体通入所述箱体的内部。
本发明示例性地提供了一种pH控制模块的构成以及其对箱体内部的pH调控过程。pH控制模块包括电信连接的检测器和控制器，其中，检测器对箱体内pH进行检测后，控制器通过调控管道上电磁阀的开度对酸性或碱性气体通入箱体内的流量进行调节，从而将箱体内的pH环境调至测试需要的范围。此外，还可以在管道上设置气体流量计，对通入箱体内的气体流量作进一步地监控。
优选地，所述气体包括醋酸气体或氨气。
本发明中，将酸性或碱性气体通入箱体内形成酸性或碱性的测试环境，并通过与pH控制模块的配合，能够进一步准确地反映出太阳能组件的真实工作环境。这主要是由于在长期的户外环境下，太阳能组件的边缘部分容易有水气进入，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)发生水解后会生成醋酸，醋酸和玻璃中的钠反映，可以生成大量的自由移动的钠离子，会与电池片表面的银栅线发生反映，从而腐蚀电池栅线，导致串联电阻的升高，导致组件性能衰减。此外，在高温高湿的环境下电池片的腐蚀现象同样会发生。因此，在非中性的环境下对太阳能组件进行测试是至关重要的。
优选地，所述箱体的内表面设置有耐腐蚀层。
本发明中在箱体的内表面涂覆有耐腐蚀层，例如可以是高分子陶瓷聚合物层或碳化硅陶瓷层等，从而能够避免酸性或碱性气体对箱体的腐蚀。
作为本发明一种优选的技术方案，两组所述光照组件分别为第一光照组件和第二光照组件。
优选地，所述第一光照组件靠近于所述太阳能组件的正面，所述第二光照组件靠近于所述太阳能组件的背面。
优选地，所述第一光照组件的辐照强度≥所述第二光照组件的辐照强度。
本发明提供的检测装置具有多组光照组件，可以分别为太阳能组件的正面和背面提供不同的光照条件，进而与太阳能组件实际工作环境更为一致。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一光照组件的辐照波段为10～1400nm，例如可以是10nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm或1400nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一光照组件的辐照强度为0.1～100个太阳光强，例如可以是0.1个太阳光强、10个太阳光强、20个太阳光强、30个太阳光强、40个太阳光强、50个太阳光强、60个太阳光强、70个太阳光强、80个太阳光强、90个太阳光强或100个太阳光强，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二光照组件的辐照波段为10～1400nm，例如可以是10nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm或1400nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二光照组件的辐照强度为0.1～100个太阳光强，例如可以是0.1个太阳光强、10个太阳光强、20个太阳光强、30个太阳光强、40个太阳光强、50个太阳光强、60个太阳光强、70个太阳光强、80个太阳光强、90个太阳光强或100个太阳光强，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述检测装置还包括电源，所述电源位于所述箱体的外部，所述电源的正负极之间电性连接有接线盒和所述太阳能组件。
优选地，所述电源的电压范围为0～5000V，例如可以是0V、500V、1000V、1500V、2000V、2500V、3000V、3500V、4000V、4500V或5000V，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电源为直流电源或交流电源。
本发明中，电源可以是直流电源，也可以是交流电源，电源可以根据测试需求进行正向和反向的调整或者频次规律性变化。因此，本发明可以为太阳能组件提供正偏压或负偏压，从而更接近于太阳能组件的实际工作条件。
此外，本发明中太阳能组件的铝边框接电源的正极并接地，太阳能组件连接接线盒，接线盒正负极端子短接并于电源负极相连；或者太阳能组件的铝边框接电源的负极，太阳能组件连接接线盒，接线盒正负极端子短接并于电源正极相连并接地。
作为本发明一种优选的技术方案，所述环境箱内的温度为-100～150℃，例如可以是-100℃、-80℃、-60℃、-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃或150℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述环境箱内的湿度为10～100％，例如可以是10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，箱体为箱内的温度和湿度可调的实验箱，可以根据太阳能组件所需的测试条件对箱体内的温度和湿度进行设定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述环境箱内还设置有绝缘支架，所述绝缘支架用于固定所述太阳能组件。
第二方面，本发明提供了一种太阳能组件环境可靠性的检测方法，所述检测方法采用第一方面所述的检测装置；
所述检测方法包括：
通过控制箱体内的光照、温度、湿度和pH值，以及电源的电压对太阳能组件进行检测，并测试太阳能组件在检测前后的功率差值。
作为本发明一种优选的技术方案，所述箱体内的pH值为2～14，例如可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述光照的辐射波段为10～1400nm，例如可以是10nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm或1400nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述光照的辐射强度为0.1～100个太阳光强，例如可以是0.1个太阳光强、10个太阳光强、20个太阳光强、30个太阳光强、40个太阳光强、50个太阳光强、60个太阳光强、70个太阳光强、80个太阳光强、90个太阳光强或100个太阳光强，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述箱体内的温度为-100～150℃，例如可以是-100℃、-80℃、-60℃、-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃或150℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述箱体内的湿度为10～100％，例如可以是10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电源的电压为0～5000V，例如可以是0V、500V、1000V、1500V、2000V、2500V、3000V、3500V、4000V、4500V或5000V，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电源为直流电源或交流电源。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的太阳能组件环境可靠性的检测装置及其检测方法，可以避免对PH环境的漏判，以及对黑暗环境的PID现象的过判，能够同时对光照、pH环境、温度、湿度以及电源偏压进行控制，从而可以更真实地反映太阳能组件的实际工作环境。此外，采用本发明提供的检测装置可以为太阳能组件的正面和背面提供不同的光照条件，进而与太阳能组件实际工作环境更为一致。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中太阳能组件环境可靠性检测装置的结构示意图。
其中，1-箱体；2-pH控制模块；3-第一光照组件；4-太阳能组件；5-第二光照组件；6-电源；7-气体供应装置。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种太阳能组件环境可靠性的检测装置，如图1所示，所述检测装置包括箱体1，所述箱体1的内部平行设置有两组光照组件，两组所述光照组件之间平行放置有太阳能组件4；所述箱体1内部设置有pH控制模块2，用于调节所述箱体1内部的pH值。
本发明提供的太阳能组件环境可靠性的检测装置，可以避免对PH环境的漏判，以及对黑暗环境的PID现象的过判，能够同时对光照、pH环境、温度、湿度以及电源6偏压进行控制，从而可以更真实的反映太阳能组件4的实际工作环境。
进一步地，所述pH控制模块2的调控范围为2～14。
需要说明的是，本发明对pH控制模块2的结构不作具体要求和特殊限定，本发明采用pH控制模块2对箱体1内的pH值进行调控。因此可以理解的是，只要能够调控箱体1内pH环境的pH控制模块2均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件选择不同类型的pH控制模块2，或对pH控制模块2的构成进行适应性调整。
进一步地，所述箱体1外接有管道，所述管道远离箱体1的一端连接有气体供应装置7，所述管道用于将所述气体供应装置7中的酸性或碱性的气体通入所述箱体1的内部。
进一步地，所述气体包括醋酸气体或氨气。
本发明中，将酸性或碱性气体通入箱体1内形成酸性或碱性的测试环境，并通过与pH控制模块2的配合，能够进一步准确地反映出太阳能组件4的真实工作环境。这主要是由于在长期的户外环境下，太阳能组件4的边缘部分容易有水气进入，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)发生水解后会生成醋酸，醋酸和玻璃中的钠反映，可以生成大量的自由移动的钠离子，会与电池片表面的银栅线发生反映，从而腐蚀电池栅线，导致串联电阻的升高，导致组件性能衰减。此外，在高温高湿的环境下电池片的腐蚀现象同样会发生。因此，在非中性的环境下对太阳能组件4进行测试是至关重要的。
进一步地，所述箱体1的内表面设置有耐腐蚀层。
本发明中在箱体1的内表面涂覆有耐腐蚀层，例如可以是高分子陶瓷聚合物层或碳化硅陶瓷层等，从而能够避免酸性或碱性气体对箱体1的腐蚀。
进一步地，两组所述光照组件分别为第一光照组件3和第二光照组件5；更进一步地，所述第一光照组件3靠近于所述太阳能组件4的正面，所述第二光照组件5靠近于所述太阳能组件4的背面；更进一步地，所述第一光照组件3的辐照强度≥所述第二光照组件5的辐照强度。
本发明提供的检测装置具有多组光照组件，可以分别为太阳能组件4的正面和背面提供不同的光照条件，进而与太阳能组件4实际工作环境更为一致。
进一步地，所述第一光照组件3的辐照波段为10～1400nm，所述第一光照组件3的辐照强度为0.1～100个太阳光强。
进一步地，所述第二光照组件5的辐照波段为10～1400nm，所述第二光照组件5的辐照强度为0.1～100个太阳光强。
进一步地，所述检测装置还包括电源6，所述电源6位于所述箱体1的外部，所述电源6的正负极之间电性连接有接线盒和所述太阳能组件4；更进一步地，所述电源6的电压范围为0～5000V；所述电源6为直流电源6或交流电源6。
本发明中，电源6可以是直流电源6，也可以是交流电源6，电源6可以根据测试需求进行正向和反向的调整或者频次规律性变化。因此，本发明可以为太阳能组件4提供正偏压或负偏压，从而更接近于太阳能组件4的实际工作条件。
此外，本发明中太阳能组件4的铝边框接电源6的正极并接地，太阳能组件4连接接线盒，接线盒正负极端子短接并于电源6负极相连；或者太阳能组件4的铝边框接电源6的负极，太阳能组件4连接接线盒，接线盒正负极端子短接并于电源6正极相连并接地。
进一步地，所述环境箱内的温度为-100～150℃。
进一步地，所述环境箱内的湿度为10～100％。
在本发明中，箱体1为箱内的温度和湿度可调的实验箱，可以根据太阳能组件4所需的测试条件对箱体1内的温度和湿度进行设定。
进一步地，所述环境箱内还设置有绝缘支架，所述绝缘支架用于固定所述太阳能组件4。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种太阳能组件4环境可靠性的检测方法，所述检测方法采用上述具体实施方式提供的所述检测装置；
所述检测方法包括：
通过控制箱体1内的光照、温度、湿度和pH值，以及电源6的电压对太阳能组件4进行检测，并测试太阳能组件4在检测前后的功率差值。
进一步地，所述箱体1内的pH值为2～14；所述光照的辐射波段为10～1400nm；所述光照的辐射强度为0.1～100个太阳光强；所述箱体1内的温度为-100～150℃；所述箱体1内的湿度为10～100％；所述电源6的电压为0～5000V，所述电源6为直流电源6或交流电源6。
示例性地，如图1所示，使用本发明提供的太阳能组件环境可靠性的检测装置时，将太阳能组件4固定于箱体1内的绝缘支架上，将太阳能组件4的铝边框接电源6的正极并接地，太阳能组件4连接接线盒，接线盒正负极端子短接并于电源6负极相连；随后根据太阳能组件4检测所需要的条件设定箱体1的内部温度和湿度，调控两组光照组件的辐射波长和辐射强度，同时通过pH控制模块2将箱体1内部的pH值调控在太阳能组件4检测所需要的范围内，并根据检测需要设定测试时间，最后测试检测前后太阳能组件4的功率差值，从而对太阳能组件4的环境可靠性进行评价。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能组件环境可靠性的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括箱体，所述箱体的内部平行设置有两组光照组件，两组所述光照组件之间平行放置有太阳能组件；
所述箱体的内部设置有pH控制模块，用于调节所述箱体内部的pH值。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述pH控制模块的调控范围为2～14；
优选地，所述箱体外接有管道，所述管道远离箱体的一端连接有气体供应装置，所述管道用于将所述气体供应装置中的酸性或碱性的气体通入所述箱体的内部；
优选地，所述气体包括醋酸气体或氨气；
优选地，所述箱体的内表面设置有耐腐蚀层。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，两组所述光照组件分别为第一光照组件和第二光照组件；
优选地，所述第一光照组件靠近于所述太阳能组件的正面，所述第二光照组件靠近于所述太阳能组件的背面；
优选地，所述第一光照组件的辐照强度≥所述第二光照组件的辐照强度。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述第一光照组件的辐照波段为10～1400nm；
优选地，所述第一光照组件的辐照强度为0.1～100个太阳光强；
优选地，所述第二光照组件的辐照波段为10～1400nm；
优选地，所述第二光照组件的辐照强度为0.1～100个太阳光强。
5.根据权利要求1-4任一项所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括电源，所述电源位于所述箱体的外部，所述电源的正负极之间电性连接有接线盒和所述太阳能组件；
优选地，所述电源的电压范围为0～5000V；
优选地，所述电源为直流电源或交流电源。
6.根据权利要求1-5任一项所述的检测装置，其特征在于，所述环境箱内的温度为-100～150℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述的检测装置，其特征在于，所述环境箱内的湿度为10～100％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的检测装置，其特征在于，所述环境箱内还设置有绝缘支架，所述绝缘支架用于固定所述太阳能组件。
9.一种太阳能组件环境可靠性的检测方法，其特征在于，所述检测方法采用权利要求1-8任一项所述的检测装置；
所述检测方法包括：
通过控制箱体内的光照、温度、湿度和pH值，以及电源的电压对太阳能组件进行检测，并测试太阳能组件在检测前后的功率差值。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述箱体内的pH值为2～14；
优选地，所述光照的辐射波段为10～1400nm；
优选地，所述光照的辐射强度为0.1～100个太阳光强；
优选地，所述箱体内的温度为-100～150℃；
优选地，所述箱体内的湿度为10～100％；
优选地，所述电源的电压为0～5000V；
优选地，所述电源为直流电源或交流电源。
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| CN202111191155.4A CN115967351A (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种太阳能组件环境可靠性的检测装置及其检测方法 |
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