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GEBIET DER ERFINDUNG
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Der hierin beschriebene Gegenstand bezieht sich allgemein auf die Prüfung von Photovoltaikmodulen. Insbesondere betrifft der Gegenstand Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Temperaturwechselbeständigkeit von Photovoltaik (PV)-Modulen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Glasfehler können unter Zugbeanspruchung zu Ausgangspunkten für eine Rissausbreitung werden. Die momentane Festigkeit von Glas hängt vom Schweregrad seiner Fehler, seinem Beanspruchungsverlauf und der Größe des im Glas vorhandenen Oberflächendrucks (Wärmeverfestigung) ab. Verfahren zur Herbeiführung eines schnellen Bruchs gelten als „stark beschleunigte Lebensdauerprüfungen“, die eine mit Fraktographietechniken zu analysierende, gebrochene Oberfläche erzeugen, damit die zum Zeitpunkt des Versagens vorhandene Zugbeanspruchung gemessen werden kann. Diese Technik liefert ein Maß für den Schweregrad der Fehler im Glas, sie liefert jedoch nicht die tatsächliche Größenordnung der Belastung, die auf die Probe zum Zeitpunkt des Versagens eingewirkt hat. Und da diese stark beschleunigten Lebensdauerprüfungen keine Kenntnisse über die Druckbelastung haben, die in der Probe vorliegen könnte, können diese Prüfungen die Widerstandsfähigkeit eines Glases gegenüber thermischer Ermüdung nicht direkt bestimmen.
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Oberhalb der Spannungskorrosionsgrenze hängt die Geschwindigkeit, mit der ein Riss wächst, mit der Spannungsintensität an der Rissspitze zusammen. Außerdem tritt, wenn Wasser in Verbindung mit einer Rissöffnungsspannung an der Rissspitze vorhanden ist, ein als Spannungskorrosion bekanntes Phänomen auf, bei dem Wasser die Molekülbindungen an der Rissspitze chemisch angreift. Die Rissgeschwindigkeit ist unter dem Einfluss von Spannungskorrosion deutlich erhöht. Deshalb ist es wichtig, das Verhalten von Glas zu verstehen, wenn es sowohl Wärmespannung ausgesetzt als auch Wasser vorhanden ist.
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Bei im Freien aufgestellten Photovoltaikmodulen (d.h. Solarmodulen) ist deren Glasvorderseite (d.h. ein Glassubstrat) sehr stark dem Sonnenlicht und einer sich durch Wetteränderungen ständig verändernden Umgebung ausgesetzt. Zum Beispiel kann das Modul in bestimmten Gegenden Feuchtigkeit in Form von Regen und/oder Schnee ausgesetzt sein. Unter Bedingungen, die zum Schmelzen des Schnees führen, kann Schnee an der Glasfläche heruntergleiten und sich in den Lücken zwischen den Solarmodulen in einer Modulgruppe ansammeln. Die Vorderseite des Solarmoduls kann direktem Sonnenlicht ausgesetzt sein, während die waagrechten Kanten mit Schnee bedeckt bleiben. Dadurch kann die Kante des Moduls auf einer anderen Temperatur bleiben als die Vorderseite des Moduls und so einen Temperaturgradienten im Modul erzeugen.
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Dieser Temperaturgradient im Modul kann zusammen mit den ständigen Veränderungen in der Umgebung zur Entwicklung von Wärmespannungen und/oder thermischer Ermüdung im Glas führen, die das Glas schwächen und die Lebensdauer des Moduls verkürzen können. Verfahren zur Bewertung der Festigkeit von Glas berücksichtigen jedoch nicht die Wärmespannungen, die über die Lebensdauer eines Solarmoduls einwirken können. Zum Beispiel können im Szenario eines Moduls mit ausreichender Wärmeverfestigung und geringem Schweregrad der Fehler die einwirkenden Wärmespannungen nicht hoch genug sein, um eine Spannungsintensität größer als die Spannungskorrosionsgrenze zu erzeugen. Daher würde nach wiederholten Erwärmungs-/Abkühlzyklen kein Risswachstum erzeugt. Dagegen können im Szenario eines Moduls mit unzureichender Wärmeverfestigung und einem ausreichend hohen Schweregrad der Fehler die einwirkenden Wärmespannungen eine Spannungsintensität größer als die Spannungskorrosionsgrenze erzeugen, die über wiederholte Erwärmungs-/Abkühlzyklen zu einem langsamen Risswachstum oder einer thermischen Ermüdung an den Fehlern führt.
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Um sicherzustellen, dass ein Modul den über seine Lebensdauer einwirkenden Wärmespannungen standhalten kann, besteht daher Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Vorhersage der Widerstandsfähigkeit eines Moduls gegenüber der Wärmespannung und/oder thermischen Ermüdung über eine Zeitdauer.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Aspekte und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung erörtert, können sich aus der Beschreibung erschließen, oder können durch die Praxis der Erfindung erfahren werden.
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Allgemein wird eine Vorrichtung zum Prüfen der Temperaturwechselbeständigkeit eines Glassubstrats eines Photovoltaikmoduls offengelegt. Die Vorrichtung umfasst allgemein in einer Ausführungsform eine Prüfkammer, die einen Innenraum mit einer Innenatmosphäre definiert. Eine Kälteerzeugungseinheit ist wirkverbunden an der Prüfkammer angeordnet, um die Temperatur der Innenatmosphäre zu regeln. Ein Befestigungssystem ist im Innenraum der Prüfkammer angeordnet und so gestaltet, dass es das Photovoltaikmodul hält, während das Glassubstrat des Photovoltaikmoduls frei liegt. Ein Kantenkühlsystem ist im Verhältnis zu dem Befestigungssystem so angeordnet, dass eine erste Seitenkante des von dem Befestigungssystem gehaltenen Photovoltaikmoduls mit dem Kantenkühlsystem in Kontakt ist. Ein Lichtsystem ist ebenfalls im Innenraum der Prüfkammer angeordnet, um das Glassubstrat des Photovoltaikmoduls zu beleuchten.
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Allgemein wird auch ein Verfahren zum Prüfen der Temperaturwechselbeständigkeit eines Glassubstrats eines Photovoltaikmoduls bereitgestellt. Zuerst wird das Photovoltaikmodul in einer Prüfkammer platziert, die einen Innenraum mit einer Innenatmosphäre definiert. Die Temperatur der Innenatmosphäre kann innerhalb der Prüfkammer auf eine Anfangstemperatur von ungefähr –25 °C bis ungefähr 0 °C verringert werden. Eine Kante des Photovoltaikmoduls kann in Wasser untergetaucht werden, und das Glassubstrat des Photovoltaikmoduls kann unter Verwendung eines Beleuchtungssystems beleuchtet werden.
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Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die anhängenden Ansprüche besser verständlich werden. Die beiliegenden Zeichnungen, die als Bestandteil von ihr in diese Beschreibung aufgenommen werden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Grundsätze der Erfindung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine an den Fachmann gerichtete, vollständige und befähigende Offenlegung der vorliegenden Erfindung, einschließlich deren bester Form, wird in der Beschreibung dargelegt, welche auf die anhängenden Figuren Bezug nimmt, auf denen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Prüfkammer nach einer Ausführungsform zeigt;
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2 eine Querschnittsansicht der exemplarischen Prüfkammer von 1 zeigt;
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3 eine Querschnittsansicht des exemplarischen Kantenkühlsystems zur Verwendung in Verbindung mit der exemplarischen Prüfkammer von 1 zeigt;
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4 mehrere Photovoltaikmodule zeigt, die auf ein exemplarisches Befestigungssystem nach einer Ausführungsform geladen sind;
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5 eine Frontansicht eines exemplarischen Lichtsystems zeigt, wie es in der exemplarischen Prüfkammer von 1 angeordnet ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nun wird ausführlich auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Jedes Beispiel wird als Erklärung der Erfindung, nicht als Einschränkung der Erfindung, gegeben. In der Tat wird für die Fachleute ersichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Varianten an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können als Teil einer Ausführungsform veranschaulichte oder beschriebene Merkmale mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Es ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung diese Änderungen und Varianten insoweit abdeckt, als sie innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen.
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Bereitgestellt werden eine Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen der Temperaturwechselbeständigkeit eines Glassubstrats eines PV-Moduls (d. h. Solarmoduls) und/oder zur Messung seiner Beständigkeit gegen thermische Ermüdung unter einer Vielzahl von Umgebungsbedingungen. Die Vorrichtung und die Verfahren können Zyklen bekannter Wärmespannungen entlang der Längsseitenkante unter Anwesenheit von Wasser simulieren, wodurch das Glas Spannungskorrosion erfahren kann, wenn die Spannung und/oder die Fehler schwer genug sind. Die Vorrichtung und die Verfahren können daher einen Spannungsverlauf in dem Modul entwickeln, indem sie Wärmespannungen in Zyklen anwenden, die so gestaltet werden können, dass sie die Umgebungsbedingungen im Feld nachahmen.
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Eine besondere Ausführungsform einer zum Prüfen der Temperaturwechselbeständigkeit eines Glassubstrats eines PV-Moduls geeigneten Vorrichtung 100 ist in 1 gezeigt. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Prüfkammer 102, die einen Innenraum 103 mit einer Innenatmosphäre definiert. Die Prüfkammer 102 kann in der gezeigten Ausführungsform als isoliertes Gefriergerät beschrieben werden, das so gestaltet ist, dass es atmosphärisch von der Außenumgebung isoliert ist. Die Temperatur innerhalb der Prüfkammer 102 kann über einen Thermostat 104 geregelt werden, der mit einer Kälteerzeugungseinheit 106 verbunden ist, die wirkverbunden an der Prüfkammer so angeordnet ist, dass sie die Temperatur der Innenatmosphäre regelt. Die Kälteerzeugungseinheit 106 ist so gestaltet, dass sie die Lufttemperatur der Innenatmosphäre innerhalb der Prüfkammer 102 regelt und zum Beispiel in der Lage ist, die Lufttemperatur von Raumtemperatur (z. B. ungefähr 25 °C) auf ungefähr –25 °C abzukühlen, wobei die Temperatur nach Wunsch über den Thermostat 104 regelbar ist. Der Thermostat 104 ist so gezeigt, dass er mit der Kälteerzeugungseinheit 106 über die Kommunikationsverbindung 107 (z. B. eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindung) verbunden ist. Zum Beispiel kann die Kälteerzeugungseinheit 106 eine Kälteerzeugungseinheit in handelsüblicher Qualität mit oben angeordnetem Kompressor mit Verdampferschlangen sein, die sich in das Innere der Prüfkammer 102 erstrecken.
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Die Prüfkammer 102 ist so gezeigt, dass sie eine Tür 108 aufweist, die einen begehbaren Zugang für einen Prüfer in die Prüfkammer 102 bietet, damit der Prüfer die jeweils geprüften PV-Module 110 auswechseln kann. Nach dem Schließen kann die Tür 108 das Innere der Prüfkammer 102 von der Außenumgebung isolieren.
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Wie genauer in 2 gezeigt, werden die PV-Module 110 als in ein Befestigungssystem 111 geladen gezeigt, welches eine Rahmenbaugruppe 112 aufweist. Das Befestigungssystem 111 ist innerhalb des Innenraums 103 der Prüfkammer 102 angeordnet und so gestaltet, dass es die PV-Module 110 hält, während ihr Glassubstrat oder ihre Glasvorderseite 113 frei liegt. Wie gezeigt, werden die PV-Module 110 in einer Rücken-an-Rücken-Anordnung gehalten, sodass ihre Vorderseite 113 direkt der Lichtbank ausgesetzt ist. Insbesondere ist das Befestigungssystem 111 so gestaltet, dass es das PV-Modul 110 in der Weise hält, dass seine erste Längsseitenkante 114 mit einem Kantenkühlsystem 116 in Kontakt ist. In der gezeigten Ausführungsform sichert das Befestigungssystem 111 das PV-Modul 110 in herausnehmbarer Weise entlang einer zweiten Längsseitenkante 118 mittels Befestigungsklammern 120 an der Rahmenbaugruppe 112. Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen die Module 110 an dem Befestigungssystem 111 an ihrer Unterseite, der ersten Längsseitenkante 114, mittels (nicht gezeigter) zusätzlicher Klammern gesichert sein, die während des Betriebs in dem Wasser untergetaucht sind. Die PV-Module 110 hängen somit in der Weise senkrecht von der zweiten Längsseitenkante 118, dass die erste Längsseitenkante 116 im Wesentlichen unter der zweiten Längsseitenkante 118 ausgerichtet ist und das Glas 113 von der Rahmenbaugruppe 112 nach außen zeigt. Es kann jedoch jedes geeignete Befestigungssystem verwendet werden, um die PV-Module 110 in herausnehmbarer Weise in der Prüfkammer 102 zu halten, solange die Glasvorderseite 113 im Wesentlichen für die Aufnahme von Licht während der Prüfung nicht verdeckt ist und mindestens eine Seitenkante mit dem Kantenkühlsystem 116 in Kontakt ist.
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Zusätzlich können die PV-Module 110 elektrisch verbunden sein, damit sie so wie im tatsächlichen Betrieb arbeiten.
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Das Kantenkühlsystem 116 ist im Verhältnis zum Befestigungssystem 111 so angeordnet, dass die erste Längsseitenkante 114 des PV-Moduls 110 mit dem Kantenkühlsystem 116 in Kontakt ist. Aufgrund dieser Gestaltungsweise kann die Temperatur der ersten Längsseitenkante 114 im Vergleich zur Temperatur der Innenatmosphäre der Prüfkammer 102 getrennt geregelt werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Temperatur der ersten Längsseitenkante 114 auf einer relativ konstanten Temperatur gehalten werden (z. B. auf einer Kantentemperatur von ungefähr 0 °C bis ungefähr 5 °C, beispielsweise höher als ungefähr 0 °C bis ungefähr 2 °C), während die Temperatur der Innenatmosphäre durch Prüfzyklen verändert wird, wie sie weiter unten noch ausführlicher erklärt werden.
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In den in 1–4 gezeigten Ausführungsformen weist das Kantenkühlsystem 116 zum Beispiel eine Wasserrinne 122 auf, die so angeordnet ist, dass die erste Längsseitenkante 114 des Photovoltaikmoduls 110 in Wasser 124 untergetaucht ist. In 3 ist ein Wasserumwälzsystem 121 zur Verwendung als exemplarisches Kantenkühlsystem 116 gezeigt, das eine mit der Wasserrinne 122 wirkverbundene Wasserpumpe 126 aufweist und so gestaltet ist, dass es Wasser 124 durch die Wasserrinne 122 über eine Zulaufleitung 128 umwälzt. Ebenfalls gezeigt ist eine Wasserkühlvorrichtung 130, um das umgewälzte Wasser 124 auf der gewünschten Wassertemperatur zu halten. Derartige Wasserkühlvorrichtungen 130 sind in der Fachwelt bekannt und wirken allgemein als Kälteerzeugungseinheit zur Abkühlung der Temperatur des dort hindurch zirkulierenden Wassers 124.
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Die Wasserrinne 122 ist so gestaltet, dass sie Wasser 124 von der Wasserpumpe 126 über die Zulaufleitung 128 aufnimmt, während die erste Längsseitenkante 114 des Photovoltaikmoduls 110 untergetaucht gehalten wird. Überschüssiges Wasser 124 fließt aus der Wasserrinne 122 über die vordere Wand 123 der Rinne in einen Sammelbehälter 132. Wie in 4 gezeigt, hat die vordere Wand 123 der Rinne eine gezackte Kante 136, die Spitzen 138 und Täler 140 definiert. Wenn der Wasserstand in der Wasserrinne 122 ansteigt, fließt Wasser 124 zuerst über die Täler 140 der vorderen Wand 123 der Rinne ab. Diese Gestaltungsweise stellt sicher, dass der Wasserstand über die gesamte Länge der Wasserrinne 122 im Wesentlichen gleichförmig ist und die Positionierung der Zulaufleitung 128 dabei keine Rolle spielt.
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Der Sammelbehälter 132 ist an einer Ablaufleitung 134 befestigt, über die das überschüssige Wasser aus der Wasserrinne 122 zu der Wasserkühlvorrichtung 130 und/oder der Wasserpumpe 126 abfließen kann, um innerhalb des Wasserumwälzsystems 121 zu zirkulieren. Die Durchflussmenge des Wassers 124 durch das Wasserumwälzsystem 121 kann so eingestellt werden, dass die Temperatur der ersten Längsseitenkante 114 des Photovoltaikmoduls 110 auf der gewünschten Kantentemperatur gehalten wird.
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Im Innenraum 103 der Prüfkammer 102 ist auch ein Lichtsystem 150 angeordnet, um die Glasvorderseite 113 des Photovoltaikmoduls 110 zu beleuchten. Wie in 5 gezeigt, weist das Lichtsystem 150 eine in einem Lichtgehäuse 154 angeordnete Lichtquelle 152 auf. Das Lichtgehäuse 154 definiert eine Gehäuseatmosphäre, die in geeigneter Weise von der Innenatmosphäre der Prüfkammer 102 isoliert ist.
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In der gezeigten Ausführungsform findet eine Kommunikation strömender Medien zwischen der Entlüftungsöffnung 156 und dem Lichtgehäuse 154 statt, wobei diese so angeordnet ist, dass sie die Gehäuseatmosphäre zur Außenluft entlüftet. In der hier verwendeten Weise bedeutet der Begriff „Kommunikation strömender Medien“, dass ein strömendes Medium, in diesem Fall ein Gas (d. h. Luft), entweder direkt oder indirekt dazwischen strömen kann. Wie gezeigt, sind benachbarte Lichtgehäuse 154 miteinander über Rohre 155 verbunden, sodass sie Reihen 158 bilden. Zwischen jeder Reihe 158 und der Entlüftungsöffnung 156 findet eine Kommunikation strömender Medien statt. Es können mehrere Reihen 158 von Lichtquellen 152 und Lichtgehäusen 154 verwendet werden, wobei jeweils eine Kommunikation strömender Medien zwischen ihnen und der Entlüftungsöffnung 156 stattfindet, wodurch es möglich ist, das gesamte Lichtsystem in die äußere Atmosphäre zu entlüften. Es können jedoch auch andere Gestaltungsweisen verwendet werden, beispielsweise mehrere Entlüftungsöffnungen usw.
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In der gezeigten Ausführungsform ist ein Lüftungsgebläse 160 zwischen den Lichtgehäusen und dem Entlüftungsrohr 157 angeordnet, um Gas aus der Gehäuseatmosphäre in das Entlüftungsrohr 157 zu ziehen. Zusätzlich kann eine Ansaugöffnung 162 Luft von außerhalb der Prüfkammer 102 über das Ansaugrohr 164 zu den Lichtgehäusen 154 zuführen. Dadurch kann das Lüftungsgebläse 160 Luft vom Ansauganschluss 162 durch die Lichtgehäuse 154 und aus der Entlüftungsöffnung 156 heraus umwälzen. Dadurch wird die Konvektionserwärmung der Lichtquellen 152 von den Lichtgehäusen 154 abgeführt, ohne dass sie sich mit der kalten Luft im Innenraum 113 der Prüfkammer 102 gemischt hat.
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Die Lichtquellen 152 können jede geeignete Lichtquelle sein. In einer besonderen Ausführungsform kann die Lichtquelle 152 das Lichtspektrum der Sonne simulieren (z. B. Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen ungefähr 350 nm und ungefähr 800 nm, beispielsweise ungefähr 360 nm bis ungefähr 760 nm). Geeignete Lichtquellen 152 können unter anderen Xenonlichtbogenlampen, Metallhalogenidlampen usw. sein. Das Lichtgehäuse 154 kann ein Reflektorgehäuse mit einer reflektierenden Rückwandfläche 166 und einem vorderseitigen Fenster 168 sein. Jede der Lichtquellen 152 kann so angeordnet werden, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Beleuchtung der PV-Module 110 erreicht wird.
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Wie gezeigt, ist die Rahmenbaugruppe 112 so gestaltet, dass sie eine Vielzahl von PV-Modulen 110 aufnehmen kann, und zwar nicht nur in Reihen und übereinander angeordnet, sondern auch in einem Verhältnis Rücken an Rücken in der Weise, dass zwei Lichtsysteme (eines auf jeder Seite der Prüfkammer 102) innerhalb der Prüfkammer 102 angeordnet sind.
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Eine Recheneinrichtung 170 ist mit der Vorrichtung 100 über eine Kommunikationsverbindung 171 (z. B. eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindung) verbunden und so gestaltet, dass sie die Temperatur den Innenatmosphäre der Prüfkammer 102 regelt und anpasst (beispielsweise über den Thermostat 104) und/oder die Hell/Dunkel-Zyklen des Lichtsystems 150 steuert (d. h. die Lichtquellen 152 ein- und ausschaltet) und/oder die Wasserdurchflussmenge und -temperatur des Kantenkühlsystems 116 regelt. Zum Beispiel kann die Recheneinrichtung 170 auf einem computerlesbaren Medium gespeicherte Anweisungen eines Computerprogramms enthalten, welche die Recheneinrichtung, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einrichtungen zur Ausführung der gewünschten Funktionen in einer bestimmten Weise steuern können.
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Die Vorrichtung 100 kann zur Ausführung eines Verfahrens zum Prüfen der Temperaturwechselbeständigkeit der Glasvorderseite 113 des Photovoltaikmoduls 110 verwendet werden. Diese Verfahren können eine typische Belastung durch die äußere Umgebung in einer relativ kurzen und kontrollierten Simulation nachbilden. Nach einer Ausführungsform kann das Photovoltaikmodul 110 in der Prüfkammer 102 platziert werden, und die Temperatur der Innenatmosphäre kann auf eine Anfangstemperatur verringert werden. Die Anfangstemperatur der Innenatmosphäre kann ungefähr –25 °C bis ungefähr 0 °C betragen, beispielsweise ungefähr –25 °C bis ungefähr –10 °C.
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Die erste Längsseitenkante 114 des Photovoltaikmoduls 110 kann in Wasser 124 mit einer Wassertemperatur von ungefähr 0 °C bis ungefähr 10 °C (z. B. größer als ungefähr 0 °C bis ungefähr 5 °C) untergetaucht werden. Wie dargestellt, kann Wasser durch das Wasserumwälzsystem 121, wie oben beschrieben, umgewälzt werden, um die Wassertemperatur während jedes Prüfzyklus im Wesentlichen stabil zu halten.
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Der Prüfzyklus beginnt mit dem Beleuchten der Glasvorderseite 113 des Photovoltaikmoduls 110 unter Verwendung des Beleuchtungssystems 150. Wenn die Lichtquellen 152 eingeschaltet werden und die Glasvorderseite 113 beleuchten, steigt die Temperatur der Innenatmosphäre der Prüfkammer 102 aufgrund der vom Beleuchtungssystem 150 ausgesendeten Strahlungsenergie an. Wie dargestellt, kann die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs ein wenig über ein in Verbindung mit dem Lichtsystem 150 verwendetes Lüftungssystem geregelt werden. Man lässt die Temperatur der Innenatmosphäre bis auf eine Solltemperatur ansteigen, die ungefähr –10 °C bis ungefähr 25 °C (z. B. ungefähr 0° C bis ungefähr 10 °C) beträgt. Sobald die Solltemperatur erreicht ist, kann das Lichtsystem ausgeschaltet werden (d. h. dunkel werden), und die Temperatur der Innenatmosphäre kann wieder auf die Anfangstemperatur verringert werden, um einen vollständigen Prüfzyklus abzuschließen.
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Die Länge des beleuchteten Anteils (d. h. Lichtquelle eingeschaltet) und des dunklen Anteils (d. h. Lichtquelle ausgeschaltet) der Prüfzyklen kann nach Wunsch angepasst werden. In einer Ausführungsform kann der beleuchtete Anteil (d. h. Lichtquelle eingeschaltet) des Prüfzyklus lange genug dauern, damit die Temperatur der Innenatmosphäre um ungefähr 5 °C bis ungefähr 15 °C ansteigt (z. B. ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 2 Stunden).
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Dieser Prüfzyklus kann beliebig viele Male wiederholt werden, um die Umgebungsveränderungen über einen längeren Zeitraum nachzubilden. Nachdem die gewünschte Anzahl an Prüfzyklen abgeschlossen ist, kann der Prüfer die PV-Module 110 zur weiteren Untersuchung aus der Prüfkammer 102 entfernen.
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Diese Prüfzyklen sind insbesondere zum Nachbilden einer Umgebung besonders vorteilhaft, in der sich Schnee oder andere Niederschläge auf der Glasvorderseite des Photovoltaikmoduls über Nacht angesammelt haben und dann tagsüber schmelzen und/oder verdunsten. Man stellt allerdings fest, dass die Glasoberfläche beim Verdunsten oder Schmelzen im Wesentlichen trocken wird, dass jedoch mindestens eine Kante feucht bleiben kann, und zwar aufgrund der Anordnung der Photovoltaikmodule, die üblicherweise einen Winkel mit einer Längsseitenkante in einer Position aufweist, so dass sie den Oberflächenabfluss von der Glasvorderseite aufnimmt.
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Diese schriftliche Darstellung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Form, offenzulegen sowie um einem Fachmann die praktische Umsetzung der Erfindung zu ermöglichen, einschließlich der Herstellung und Nutzung jeglicher Vorrichtungen und Systeme und der Durchführung jeglicher einbezogener Verfahren. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die den Fachleuten in den Sinn kommen. Diese weiteren Beispiele gelten als im Umfang der Ansprüche enthalten, wenn sie bauliche Elemente aufweisen, die vom genauen Wortlaut der Ansprüche nicht abweichen, oder wenn sie gleichwertige bauliche Elemente aufweisen mit unwesentlichen Abweichungen vom genauen Wortlaut der Ansprüche.
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Bereitgestellt werden eine Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen der Temperaturwechselbeständigkeit eines Glassubstrats 113 eines Photovoltaikmoduls 110. Die Vorrichtung 110 umfasst allgemein in einer Ausführungsform eine Prüfkammer 102, die einen Innenraum 103 mit einer Innenatmosphäre definiert. Eine Kälteerzeugungseinheit 106 ist wirkverbunden an der Prüfkammer 102 angeordnet, um die Temperatur der Innenatmosphäre zu regeln. Ein Befestigungssystem 111 ist im Innenraum 103 der Prüfkammer 102 angeordnet und so gestaltet, dass es das Photovoltaikmodul 110 hält, während das Glassubstrat 113 des Photovoltaikmoduls 110 frei liegt. Ein Kantenkühlsystem 116 ist im Verhältnis zum Befestigungssystem 111 so angeordnet, dass die erste Seitenkante 114 des von dem Befestigungssystem gehaltenen PV-Moduls 110 mit dem Kantenkühlsystem 116 in Kontakt ist. Im Innenraum 103 der Prüfkammer 102 ist auch ein Lichtsystem 150 angeordnet, um das Glassubstrat 113 des Photovoltaikmoduls 110 zu beleuchten.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 102
- Prüfkammer
- 103
- Innenraum
- 104
- Thermostat
- 106
- Kälteerzeugungseinheit
- 107
- Kommunikationsverbindung
- 108
- Tür
- 110
- PV-Module
- 111
- Befestigungssystem
- 112
- Rahmenbaugruppe
- 113
- Glassubstrat
- 114
- 1. Längsseitenkante
- 116
- Kantenkühlsystem
- 118
- 2. Längsseitenkante
- 120
- Klammer
- 121
- Wasserumwälzsystem
- 122
- Wasserrinne
- 132
- Vordere Wand der Rinne
- 124
- Wasser
- 126
- Wasserpumpe
- 128
- Zulaufleitung
- 130
- Kühlvorrichtung
- 132
- Sammelbehälter
- 134
- Ablaufleitung
- 136
- Gezackte Kante
- 138
- Spitzen
- 140
- Täler
- 150
- Lichtsystem
- 152
- Lichtquelle
- 154
- Lichtgehäuse
- 155
- Rohre
- 156
- Entlüftungsöffnung
- 157
- Entlüftungsrohr
- 158
- Reihe
- 160
- Lüftungsgebläse
- 162
- Ansaugrohr
- 164
- Ansaugrohr
- 166
- Reflektierende Rückwandfläche
- 168
- Fenster
- 170
- Recheneinrichtung
- 171
- Kommunikationsverbindung
