JP2013073995A - Method and device for testing solar battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールの信頼性指標を得るために行われる太陽電池モジュールの試験方法および試験装置に関する。 The present invention relates to a test method and a test apparatus for a solar cell module performed to obtain a reliability index of the solar cell module.
太陽電池モジュールの多くは、家屋の屋根に取り付けられる。そして、屋根の建材と一体となった太陽電池モジュールが開発されている。しかし、このような太陽電池モジュールは、屋根の施工時にどうしても職人により踏まれて、折れ目がついてしまう。そこで、特許文献１では、太陽電池モジュールの光起電力素子の非受光面側に設けられた補強板の非受光面側の少なくとも一部に形状保持部材を設けることで、太陽電池モジュールが踏まれても太陽電池モジュールに折れ目がつかないようにしている。 Many solar cell modules are attached to the roof of a house. Solar cell modules integrated with roof building materials have been developed. However, such a solar cell module is inevitably stepped on by a craftsman when the roof is constructed, and a crease is formed. Therefore, in Patent Document 1, the solar battery module is stepped on by providing a shape holding member on at least a part of the reinforcing plate provided on the non-light-receiving surface side of the photovoltaic element of the solar cell module. Even so, the solar cell module is kept from being broken.
また、屋根に取り付けられた太陽電池モジュールは、風や雪の荷重を受ける。この荷重により太陽電池モジュールが撓むと、光起電力素子から電力を取り出すための芯線に破断が生じ、太陽電池モジュールのエネルギー変換効率が低下する。そこで、特許文献２では、芯線とこの芯線に電気接合させた電極とを２種類の接合部で接合し、一方の接合部の弾性を他方よりも大きくしてこの接合部に応力を吸収させることにより、芯線を使用した電極構造の信頼性を高めている。 Moreover, the solar cell module attached to the roof receives a load of wind and snow. When the solar cell module is bent by this load, the core wire for taking out electric power from the photovoltaic element is broken, and the energy conversion efficiency of the solar cell module is lowered. Therefore, in Patent Document 2, a core wire and an electrode electrically joined to the core wire are joined at two types of joint portions, and the elasticity of one joint portion is made larger than the other so that the joint portion absorbs stress. Thus, the reliability of the electrode structure using the core wire is enhanced.
ところで、太陽電池モジュール内における部材間の熱膨張係数の違いから、昼夜の温度差によりセル同士をつなぐインタコネクタに伸縮が生じ、インタコネクタに破断などの劣化・不具合が生じる。そこで、太陽電池モジュールの信頼性指標を得るために、制御された環境条件下においてインタコネクタの劣化・不具合を直接的に再現することが求められる。 By the way, due to the difference in thermal expansion coefficient between members in the solar cell module, the interconnector connecting the cells is expanded and contracted due to the temperature difference between day and night, and the interconnector is deteriorated or malfunctioned such as breakage. Therefore, in order to obtain a reliability index of the solar cell module, it is required to directly reproduce the deterioration / defect of the interconnector under controlled environmental conditions.
インタコネクタの劣化・不具合の再現は、国際規格などで定められた温度サイクル試験によって試みられている。しかし、温度サイクル試験には２か月程度の長期間を要するばかりか、高温・低温状態に太陽電池モジュールを曝すことで、熱膨張係数の差異に依存する負荷だけでなく、封止材の変質など他の負荷を与えてしまうことになり、インタコネクタのみの劣化を的確に捉えることは難しい。 Reproduction of degradation / defects of interconnectors has been attempted by temperature cycle tests defined by international standards. However, the temperature cycle test not only takes a long period of about two months, but by exposing the solar cell module to high and low temperatures, not only the load depending on the difference in thermal expansion coefficient but also the alteration of the sealing material Therefore, it is difficult to accurately grasp the deterioration of only the interconnector.
また、現行の国際規格などで規定されている静的荷重負荷試験方法は、風・雪などの静的荷重に対する耐久性を確認する目的で実施されるものであり、繰り返し負荷を行わないために、インタコネクタに劣化・不具合を生じさせることができない。 In addition, the static load test method defined in the current international standards is carried out for the purpose of confirming durability against static loads such as wind and snow. The interconnector cannot be degraded or malfunctioned.
また、特許文献１では、太陽電池モジュールの外観上の変化を評価するために、ＵＬ１７０３準拠の繰り返し荷重試験を行っている。しかし、この試験方法は、主に積雪などの荷重に対する耐久性・抵抗性を試験するものであって、モジュール下方が開放された状態において屋根などとの連結固定部を支持部分として点荷重を負荷するものであるので、支持部分を支点として太陽電池モジュール全体に撓みが生じ、インタコネクタの劣化・不具合を特定することができない。 Moreover, in patent document 1, in order to evaluate the change in the external appearance of a solar cell module, the repeated load test based on UL1703 is performed. However, this test method mainly tests the durability and resistance against loads such as snow, and when the lower part of the module is open, the load is pointed with the connecting fixed part to the roof as a supporting part. Therefore, the entire solar cell module is bent with the support portion as a fulcrum, and the degradation / failure of the interconnector cannot be specified.
本発明の目的は、インタコネクタの劣化・不具合を直接的に再現することで太陽電池モジュールの信頼性指標を得ることが可能な太陽電池モジュールの試験方法および試験装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a test method and a test apparatus for a solar cell module that can obtain a reliability index of the solar cell module by directly reproducing deterioration / failure of the interconnector.
本発明における太陽電池モジュールの試験方法は、隣り合う結晶シリコンセル同士がインタコネクタで連結されている太陽電池モジュールの試験方法であって、前記太陽電池モジュールの表面または裏面の全面を基台に面接触させた状態で、前記太陽電池モジュールの前記基台に面接触する面とは逆の面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することを特徴とする。 A test method for a solar cell module according to the present invention is a test method for a solar cell module in which adjacent crystalline silicon cells are interconnected by an interconnector, and the entire surface of the surface or the back surface of the solar cell module is used as a base. In the contacted state, an equal load is repeatedly applied to the entire surface of the surface opposite to the surface that is in surface contact with the base of the solar cell module.
上記の構成によれば、太陽電池モジュールの表面または裏面の全面を基台に面接触させた状態で、太陽電池モジュールの基台に面接触する面とは逆の面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することにより、太陽電池モジュールの表面・裏面全体の撓みなどの影響を排除しながら、結晶シリコンセル同士を連結するインタコネクタにせん断応力を発生させることができる。これにより、インタコネクタの劣化を促進することができるから、インタコネクタの劣化を主因とする出力特性の変化を測定することで、インタコネクタの劣化・不具合を評価することができる。このように、インタコネクタの劣化・不具合を直接的に再現することができるから、インタコネクタの劣化・不具合を評価することで、太陽電池モジュールの信頼性指標を得ることができる。 According to the above configuration, with the entire front or back surface of the solar cell module in surface contact with the base, a uniform load is applied to the entire surface opposite to the surface in contact with the base of the solar cell module. By repeatedly applying the load, shear stress can be generated in the interconnector that connects the crystalline silicon cells, while eliminating the influence of bending of the entire front and back surfaces of the solar cell module. As a result, the deterioration of the interconnector can be promoted. Therefore, the deterioration / failure of the interconnector can be evaluated by measuring the change in the output characteristics mainly due to the deterioration of the interconnector. As described above, since the deterioration / failure of the interconnector can be directly reproduced, the reliability index of the solar cell module can be obtained by evaluating the deterioration / failure of the interconnector.
また、本発明における太陽電池モジュールの試験方法においては、前記太陽電池モジュールのまわりの温度および湿度の少なくとも一方を制御してよい。上記の構成によれば、太陽電池モジュールのまわりの温度および湿度の少なくとも一方を制御することで、幅広い温度帯または湿度帯において、太陽電池モジュールの表面または裏面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することができる。これにより、太陽電池モジュールを構成する材料の劣化による影響を観測することができる。 In the test method for a solar cell module according to the present invention, at least one of temperature and humidity around the solar cell module may be controlled. According to the above configuration, by controlling at least one of the temperature and humidity around the solar cell module, an equal load is repeatedly applied to the entire front surface or back surface of the solar cell module in a wide temperature range or humidity range. be able to. Thereby, the influence by deterioration of the material which comprises a solar cell module can be observed.
また、本発明における太陽電池モジュールの試験方法においては、前記太陽電池モジュールにオンライン結合された測定機器により、前記インタコネクタの出力特性の変化を逐次モニタリングしてよい。上記の構成によれば、インタコネクタの出力特性の変化を測定機器で逐次モニタリングすることで、出力特性の連続的変化を追尾することができる。 In the test method for a solar cell module according to the present invention, a change in the output characteristics of the interconnector may be sequentially monitored by a measuring device coupled online to the solar cell module. According to said structure, the continuous change of an output characteristic can be tracked by monitoring continuously the change of the output characteristic of an interconnector with a measuring instrument.
また、本発明における太陽電池モジュールの試験装置は、隣り合う結晶シリコンセル同士がインタコネクタで連結されている太陽電池モジュールの試験装置であって、前記太陽電池モジュールの表面または裏面の全面が面接触される基台と、前記太陽電池モジュールの前記基台に面接触する面とは逆の面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷する荷重負荷装置と、を有することを特徴とする。 Further, the solar cell module test apparatus according to the present invention is a solar cell module test apparatus in which adjacent crystalline silicon cells are interconnected by an interconnector, and the entire surface of the solar cell module or the entire back surface thereof is in surface contact. And a load loading device that repeatedly applies an equal load to the entire surface opposite to the surface of the solar cell module that is in surface contact with the base.
上記の構成によれば、太陽電池モジュールの表面または裏面の全面を基台に面接触させた状態で、太陽電池モジュールの基台に面接触する面とは逆の面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することにより、太陽電池モジュールの表面・裏面全体の撓みなどの影響を排除しながら、結晶シリコンセル同士を連結するインタコネクタにせん断応力を発生させることができる。これにより、インタコネクタの劣化を促進することができるから、インタコネクタの劣化を主因とする出力特性の変化を測定することで、インタコネクタの劣化・不具合を評価することができる。このように、インタコネクタの劣化・不具合を直接的に再現することができるから、インタコネクタの劣化・不具合を評価することで、太陽電池モジュールの信頼性指標を得ることができる。 According to the above configuration, with the entire front or back surface of the solar cell module in surface contact with the base, a uniform load is applied to the entire surface opposite to the surface in contact with the base of the solar cell module. By repeatedly applying the load, shear stress can be generated in the interconnector that connects the crystalline silicon cells, while eliminating the influence of bending of the entire front and back surfaces of the solar cell module. As a result, the deterioration of the interconnector can be promoted. Therefore, the deterioration / failure of the interconnector can be evaluated by measuring the change in the output characteristics mainly due to the deterioration of the interconnector. As described above, since the deterioration / failure of the interconnector can be directly reproduced, the reliability index of the solar cell module can be obtained by evaluating the deterioration / failure of the interconnector.
また、本発明における太陽電池モジュールの試験装置においては、前記基台を収容する試験槽を更に有し、前記試験槽内の温度および湿度の少なくとも一方が制御されていてよい。上記の構成によれば、試験槽内の温度および湿度の少なくとも一方を制御することで、幅広い温度帯または湿度帯において、太陽電池モジュールの表面または裏面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することができる。これにより、太陽電池モジュールを構成する材料の劣化による影響を観測することができる。 Moreover, in the test apparatus of the solar cell module in this invention, it further has the test tank which accommodates the said base, At least one of the temperature in the said test tank and humidity may be controlled. According to the above configuration, by controlling at least one of the temperature and humidity in the test chamber, it is possible to repeatedly apply an equal load to the entire surface of the solar cell module or the entire back surface in a wide temperature range or humidity range. it can. Thereby, the influence by deterioration of the material which comprises a solar cell module can be observed.
また、本発明における太陽電池モジュールの試験装置においては、前記太陽電池モジュールにオンライン結合され、前記インタコネクタの出力特性の変化を逐次モニタリングする測定機器を更に有していてよい。上記の構成によれば、インタコネクタの出力特性の変化を測定機器で逐次モニタリングすることで、出力特性の連続的変化を追尾することができる。 In addition, the solar cell module testing apparatus according to the present invention may further include a measuring device that is connected to the solar cell module online and sequentially monitors changes in the output characteristics of the interconnector. According to said structure, the continuous change of an output characteristic can be tracked by monitoring continuously the change of the output characteristic of an interconnector with a measuring instrument.
本発明の太陽電池モジュールの試験方法および試験装置によると、結晶シリコンセル同士を連結するインタコネクタにせん断応力を発生させることができて、インタコネクタの劣化を促進することができるから、インタコネクタの劣化を主因とする出力特性の変化を測定することで、インタコネクタの劣化・不具合を評価することができる。このように、インタコネクタの劣化・不具合を直接的に再現することができるから、インタコネクタの劣化・不具合を評価することで、太陽電池モジュールの信頼性指標を得ることができる。 According to the solar cell module test method and test apparatus of the present invention, shear stress can be generated in the interconnector that connects the crystalline silicon cells to each other, so that deterioration of the interconnector can be promoted. By measuring changes in output characteristics mainly due to deterioration, it is possible to evaluate deterioration / failure of the interconnector. As described above, since the deterioration / failure of the interconnector can be directly reproduced, the reliability index of the solar cell module can be obtained by evaluating the deterioration / failure of the interconnector.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（試験装置の構成）
本実施形態による試験装置１は、図１に示すように、太陽電池モジュール１０を保持する基台４と、太陽電池モジュール１０に対して荷重を繰り返し負荷する荷重負荷装置５と、基台４および荷重負荷装置５を収容する試験槽２と、を有している。
(Configuration of test equipment)
As shown in FIG. 1, the test apparatus 1 according to the present embodiment includes a base 4 that holds the solar cell module 10, a load load device 5 that repeatedly applies a load to the solar cell module 10, the base 4, and And a test tank 2 that accommodates the load application device 5.
試験槽２は、壁３によって試験空間２ａと外部空間２ｂとに隔てられており、試験空間２ａ内は、図示しない空調装置により温度および湿度の少なくとも一方が制御されている。基台４は、試験空間２ａ内に配置されており、太陽電池モジュール１０の裏面の全面が面接触されている。 The test tank 2 is separated by a wall 3 into a test space 2a and an external space 2b. In the test space 2a, at least one of temperature and humidity is controlled by an air conditioner (not shown). The base 4 is disposed in the test space 2a, and the entire back surface of the solar cell module 10 is in surface contact.
荷重負荷装置５は、外部空間２ｂ内に設けられて、壁３を貫通するロッド６ａを水平方向に伸縮させるエアシリンダなどの駆動装置６と、試験空間２ａ内においてロッド６ａの端に接続され、駆動装置６により水平方向に駆動される遊動端７と、を有している。遊動端７には、基台４に保持された太陽電池モジュール１０の表面の全面が対向されている。遊動端７の鉛直方向（図中上下方向）の長さは、太陽電池モジュール１０の表面の鉛直方向の長さよりも短くなければよい。 The load loading device 5 is provided in the external space 2b, and is connected to a drive device 6 such as an air cylinder that horizontally expands and contracts the rod 6a penetrating the wall 3, and an end of the rod 6a in the test space 2a. And a floating end 7 driven in the horizontal direction by the driving device 6. The entire surface of the solar cell module 10 held on the base 4 is opposed to the free end 7. The length of the free end 7 in the vertical direction (the vertical direction in the figure) may not be shorter than the length of the surface of the solar cell module 10 in the vertical direction.
荷重負荷装置５は、太陽電池モジュール１０の表面の全面に遊動端７を繰り返し押し当てることで、太陽電池モジュール１０の表面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することが可能である。このような荷重を繰り返し全面荷重という。太陽電池モジュール１０に負荷した圧力は、遊動端７と駆動装置６から測定可能である。 The load loading device 5 can repeatedly apply an equal load to the entire surface of the solar cell module 10 by repeatedly pressing the idle end 7 against the entire surface of the solar cell module 10. Such a load is repeatedly referred to as a full load. The pressure loaded on the solar cell module 10 can be measured from the floating end 7 and the driving device 6.
なお、本実施形態では、太陽電池モジュール１０の裏面の全面が基台４に面接触され、荷重負荷装置５は、太陽電池モジュール１０の表面に繰り返し全面荷重を負荷するものとして説明するが、表面と裏面とが逆であってもよい。 In the present embodiment, the entire back surface of the solar cell module 10 is in surface contact with the base 4 and the load loading device 5 is described as repeatedly loading the entire surface of the solar cell module 10. And the reverse side may be reversed.
また、本実施形態では、太陽電池モジュール１０が、その表面を水平方向に向けて遊動端７と対向するように保持される構成であるが、太陽電池モジュール１０は、その表面または裏面を鉛直方向（上方向または下方向）に向けて遊動端７と対向するように保持される構成であってもよい。 Moreover, in this embodiment, although the solar cell module 10 is the structure hold | maintained so that the surface may face a floating end 7 toward the horizontal direction, the solar cell module 10 has the surface or back surface in the perpendicular direction. It may be configured to be held so as to face the floating end 7 (upward or downward).
（太陽電池モジュール）
ここで、太陽電池モジュール１０の製造工程を図２を用いて説明する。まず、結晶シリコンセル１１が有する集電バー（バスバー）１１ａに、インタコネクタ１２をはんだ付けにより接合する。このようにして、一定数の結晶シリコンセル１１をインタコネクタ１２で繋ぎ合せてセル群１３とする。次に、セル群１３に、ガラス１４、封止材１５、および、バックシート１６を積層し、温度と圧力とを付加することにより封止する。これにより、ガラス１４を表面とし、バックシート１６を裏面とする太陽電池パネル１７となる。この太陽電池パネル１７の表面および裏面が、それぞれ太陽電池モジュール１０の表面および裏面となる。
(Solar cell module)
Here, the manufacturing process of the solar cell module 10 is demonstrated using FIG. First, the interconnector 12 is joined to the current collecting bar (bus bar) 11a of the crystalline silicon cell 11 by soldering. In this way, a certain number of crystalline silicon cells 11 are connected by the interconnector 12 to form a cell group 13. Next, the glass 14, the sealing material 15, and the back sheet 16 are laminated | stacked on the cell group 13, and it seals by adding temperature and pressure. Thereby, it becomes the solar cell panel 17 which makes the glass 14 the surface and makes the back sheet 16 the back surface. The front and back surfaces of the solar cell panel 17 are the front and back surfaces of the solar cell module 10, respectively.
次に、太陽電池パネル１７に、外枠としてのフレーム１８を付加し、さらに外部との電気的な連結を可能とする端子ボックス１９を付加することにより、太陽電池モジュール１０が完成する（図４参照）。 Next, the solar cell module 10 is completed by adding a frame 18 as an outer frame to the solar cell panel 17 and further adding a terminal box 19 that enables electrical connection with the outside (FIG. 4). reference).
インタコネクタ１２の破断などの劣化・不具合を誘因する繰り返し全面荷重の負荷は、図３に示すように、太陽電池モジュール１０の表面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することで、結晶シリコンセル１１間をつなぐインタコネクタ１２にせん断応力を発生させてインタコネクタ１２の伸縮を惹起し、太陽電池モジュール１０を構成する部材間の熱膨張率の違いに起因するインタコネクタ１２の伸縮を模擬しようとするものである。 As shown in FIG. 3, the repeated entire surface load that causes deterioration or failure such as breakage of the interconnector 12 is performed by repeatedly applying an even load to the entire surface of the solar cell module 10. A shear stress is generated in the interconnector 12 that connects them to cause expansion and contraction of the interconnector 12, thereby attempting to simulate the expansion and contraction of the interconnector 12 caused by the difference in coefficient of thermal expansion between the members constituting the solar cell module 10. Is.
なお、図１に示す太陽電池モジュール１０には、フレーム１８および端子ボックス１９が付加されていないが、図４に示すように、フレーム１８および端子ボックス１９を付加した太陽電池モジュール１０についても、フレーム１８や端子ボックス１９を付加した太陽電池モジュール１０の裏面形状に合わせた基台４を用いることで、太陽電池モジュール１０の表面に繰り返し全面荷重を負荷することが可能である。なお、図４では基台４と太陽電池モジュール１０の裏面との間に空間があるように図示されているが、実際には基台４と太陽電池モジュール１０の裏面の全面とは面接触している。また、基台４および遊動端７の形状を適合させることで、太陽電池モジュール１０の裏面に繰り返し全面荷重を負荷することも可能である。 In addition, although the frame 18 and the terminal box 19 are not added to the solar cell module 10 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, the solar cell module 10 to which the frame 18 and the terminal box 19 are added is also a frame. By using the base 4 that matches the shape of the back surface of the solar cell module 10 to which the 18 and the terminal box 19 are added, it is possible to repeatedly apply a full load to the surface of the solar cell module 10. In FIG. 4, the space is illustrated between the base 4 and the back surface of the solar cell module 10, but actually, the base 4 and the entire back surface of the solar cell module 10 are in surface contact. ing. In addition, by adapting the shapes of the base 4 and the free end 7, it is possible to repeatedly apply a full load to the back surface of the solar cell module 10.
（評価結果）
次に、１×１×１ｍ程度の内槽空間を持つ恒温恒湿試験器に図１に示す基台４および荷重負荷装置５を設置し、太陽電池モジュール１０の表面に繰り返し全面荷重を負荷することで、太陽電池モジュール１０のインタコネクタ１２の劣化・不具合を測定した。
(Evaluation results)
Next, the base 4 and the load loading device 5 shown in FIG. 1 are installed in a constant temperature and humidity tester having an inner tank space of about 1 × 1 × 1 m, and the entire surface load is repeatedly applied to the surface of the solar cell module 10. Thus, deterioration / failure of the interconnector 12 of the solar cell module 10 was measured.
ここで、１５６×１５６ｍｍサイズの多結晶シリコン太陽電池セルを３つ繋ぎ合せた、フレーム１８および端子ボックス１９を取り付けていない太陽電池モジュール１０（太陽電池パネル１７）を試料として用いた。この試料の外形寸法は５５０ｍｍ×２５０ｍｍ×５ｍｍである。また、インタコネクタ１２は、中心材が銅で周縁にはんだが塗布されたものを使用した。インタコネクタ１２とバスバー１１ａとの接合には、はんだを使用した。 Here, the solar cell module 10 (solar cell panel 17) in which three frames of 156 × 156 mm polycrystalline silicon solar cells are connected and the frame 18 and the terminal box 19 are not attached was used as a sample. The external dimensions of this sample are 550 mm × 250 mm × 5 mm. The interconnector 12 used was a copper whose center material was copper and solder was applied to the periphery. Solder was used to join the interconnector 12 and the bus bar 11a.
試験方法としては、荷重ストロークを５ｍｍとし、試料面積当たりの繰り返し荷重を１ｔとし、荷重サイクルを３秒加重して３秒抜重するサイクルとし、サイクル時間設定をタイマ駆動式とし、駆動装置６をエアシリンダおよびエアコンプレッサとし、荷重カウント機構を６桁のサイクルカウンタ式とし、温度を８０℃として、試料の表面に繰り返し全面荷重を負荷した。なお、試験条件はこれに限定されるものではなく、試料の大きさ・構造などにより適宜変更してよい。 The test method was a load stroke of 5 mm, a repetitive load per sample area of 1 t, a load cycle of 3 seconds and a 3 second depressurization cycle, a cycle time setting of the timer drive type, and the drive device 6 being air A cylinder and an air compressor were used, the load counting mechanism was a 6-digit cycle counter type, the temperature was set to 80 ° C., and the entire load was repeatedly applied to the surface of the sample. The test conditions are not limited to this, and may be appropriately changed depending on the size and structure of the sample.
繰り返し全面荷重を負荷する前と後とで、太陽電池モジュール１０の出力特性を測定したところ、図５に示す試験結果を得た。ここで、○は試験前のＩ−Ｖ特性を、□は繰り返し全面荷重を５０万回負荷した後のＩ−Ｖ特性を示す。 When the output characteristics of the solar cell module 10 were measured before and after the entire surface load was repeatedly applied, the test results shown in FIG. 5 were obtained. Here, ◯ indicates the IV characteristics before the test, and □ indicates the IV characteristics after repeatedly applying the entire surface load 500,000 times.
ここで、太陽電池モジュール１０の出力特性を図６に示す。シャント抵抗（Ｒｓｈ）および直列抵抗（Ｒｓ）は、Ｉ−Ｖ特性カーブの漸近線の傾きとして表わされる。原点と最大出力点とを２つの頂点とする四角形の面積ａが最大出力（Ｐｍａｘ）であり、原点、短絡電流、および、開放電圧を３つの頂点とする四角形の面積ｂを面積ａで割ったものが曲線因子（ＦＦ）である。 Here, the output characteristics of the solar cell module 10 are shown in FIG. The shunt resistance (Rsh) and the series resistance (Rs) are expressed as the slope of the asymptote of the IV characteristic curve. The area a of the quadrangle having the origin and the maximum output point as the two vertices is the maximum output (Pmax), and the area b of the square having the origin, the short circuit current, and the open voltage as the three vertices is divided by the area a. What is the fill factor (FF).
荷重負荷装置５が太陽電池モジュール１０の表面に繰り返し全面荷重を負荷したことによる太陽電池モジュール１０の出力変動は、一定回数の繰り返し全面荷重を負荷した後の出力特性（Ｐｍａｘ、Ｉｓｃ、Ｖｏｃ、Ｒｓ、Ｒｓｈ、ＦＦなど）を測定することで捕捉可能である。また、繰り返し全面荷重の負荷にともなうインタコネクタ１２の損傷による電気低抗変化は、太陽電池モジュール１０で試験する場合には、端子ボックス１９に連結された出力ケーブル間の電気抵抗を測定することにより捕捉可能であり、太陽電池パネル１７で試験する場合には、連結した結晶シリコンセル１１の各端子間の電気抵抗を連続的に測定することにより捕捉可能である。 The output fluctuation of the solar cell module 10 due to the load loading device 5 repeatedly applying the entire surface load to the surface of the solar cell module 10 is the output characteristics (Pmax, Isc, Voc, Rs) after the entire surface load is applied a certain number of times. , Rsh, FF, etc.) can be captured. In addition, the electrical resistance change due to damage of the interconnector 12 due to repeated full load is measured by measuring the electrical resistance between the output cables connected to the terminal box 19 when testing with the solar cell module 10. In the case of testing with the solar battery panel 17, it is possible to capture by continuously measuring the electric resistance between the terminals of the connected crystalline silicon cells 11.
図５からわかるように、５０万回の繰り返し全面荷重の負荷により、開放電圧（Ｖｏｃ）および短絡電流（Ｉｓｃ）に変化は見られない。しかし、１．３Ｖ以上の電圧時において、Ｉ−Ｖ特性カーブの傾きが緩和されている。これは、直列抵抗（Ｒｓ）の増加を意味しており、本試験で企図したインタコネクタ１２などの劣化による抵抗増加を観測できているものと考えられる。 As can be seen from FIG. 5, no change is observed in the open circuit voltage (Voc) and the short circuit current (Isc) due to the repeated full load of 500,000 times. However, when the voltage is 1.3 V or higher, the slope of the IV characteristic curve is relaxed. This means an increase in series resistance (Rs), and it is considered that an increase in resistance due to deterioration of the interconnector 12 and the like intended in this test can be observed.
なお、０〜１．３Ｖまでの電圧時におけるＩ−Ｖ特性カーブの傾きに変化はなく、５０万回の繰り返し全面荷重の負荷においては、シャント抵抗（Ｒｓｈ）が変化していないことを示している。これは、結晶シリコンセル１１内の抵抗減少に関係する発電機能に劣化が生じていないことを意味しており、繰り返し全面荷重の負荷による劣化のほとんどが、直列抵抗（Ｒｓ）の増加に起因したインタコネクタ１２の劣化による可能性が大きいことを示している。 It should be noted that there is no change in the slope of the IV characteristic curve when the voltage is from 0 to 1.3 V, and that the shunt resistance (Rsh) does not change under the load of the entire surface load of 500,000 times. Yes. This means that there is no deterioration in the power generation function related to the decrease in resistance in the crystalline silicon cell 11, and most of the deterioration due to repeated full load is due to the increase in series resistance (Rs). This indicates that there is a high possibility that the interconnector 12 is deteriorated.
なお、本実施形態における試験では、太陽電池モジュール１０を構成する材料（封止材１５など）の温度特性を考慮して、封止材１５が微軟化すると考えられる８０℃にて実施しているが、試験条件はこの温度に限定されるものではなく、幅広い温度帯において試験を実施することで、太陽電池モジュール１０を構成する材料の劣化による影響を観測することも可能である。これは、湿度を制御することによっても可能である。 In addition, in the test in this embodiment, it considers the temperature characteristic of the material (sealant 15 etc.) which comprises the solar cell module 10, and is implemented at 80 degreeC considered that the sealing material 15 softens slightly. However, the test condition is not limited to this temperature, and it is also possible to observe the influence of deterioration of the material constituting the solar cell module 10 by performing the test in a wide temperature range. This is also possible by controlling the humidity.
また、本実施形態における試験では、図７（ａ）に示すように、繰り返し全面荷重の負荷を一定の荷重強度（１ｔ）にて限定して実施したが、一定期間後に荷重強度を増加・減少させたり、一定期間後に荷重強度を漸増・漸減させたりするなど、荷重強度を変動させる方法を適時適用することで、インタコネクタ１２の劣化と繰り返し荷重回数との相関関係をより詳細化することも可能である。例えば、図７（ｂ）に示すように、一定期間にわたって一定の荷重強度で繰り返し全面荷重を負荷した後に、その荷重強度を減少させて繰り返し全面荷重を負荷し、より微細な出力変化を捉えるなどしてよい。このような負荷変動は荷重に限らず、温度変化（場合により湿度変化も含む）や荷重サイクルなどにも適用することができる。 Further, in the test in the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the repeated full load was repeatedly limited to a constant load strength (1t), but the load strength was increased / decreased after a certain period. The correlation between the deterioration of the interconnector 12 and the number of repeated loads can be further refined by applying a method for varying the load strength, such as increasing or decreasing the load strength after a certain period of time. Is possible. For example, as shown in FIG. 7B, after repeatedly applying a full load with a constant load intensity over a certain period, the load intensity is reduced and the full load is repeatedly applied to capture a finer output change. You can do it. Such load fluctuations are not limited to loads, and can be applied to temperature changes (including humidity changes depending on circumstances), load cycles, and the like.
ここで、図１において、直列抵抗の変化などの出力特性の変化を測定するために、繰り返し全面荷重の負荷を中断して、太陽電池モジュール１０を試験装置１から取り出していたのでは手間がかかる。そこで、試験槽２内の太陽電池モジュール１０にオンライン結合した測定機器（図示せず）で直列抵抗などを逐次モニタリングすることで、出力特性の連続的変化を追尾する方法も可能である。 Here, in FIG. 1, in order to measure a change in output characteristics such as a change in series resistance, it is troublesome to repeatedly remove the entire surface load and take out the solar cell module 10 from the test apparatus 1. . Therefore, a method of tracking a continuous change in output characteristics by sequentially monitoring a series resistance or the like with a measuring device (not shown) coupled online to the solar cell module 10 in the test tank 2 is also possible.
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１０の試験方法および試験装置１によると、太陽電池モジュール１０の表面または裏面の全面を基台４に面接触させた状態で、太陽電池モジュール１０の基台４に面接触する面とは逆の面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することにより、太陽電池モジュール１０の表面・裏面全体の撓みなどの影響を排除しながら、結晶シリコンセル１１同士を連結するインタコネクタ１２にせん断応力を発生させることができる。これにより、インタコネクタ１２の劣化を促進することができるから、インタコネクタ１２の劣化を主因とする出力特性の変化を測定することで、インタコネクタ１２の劣化・不具合を評価することができる。このように、インタコネクタ１２の劣化・不具合を直接的に再現することができるから、インタコネクタ１２の劣化・不具合を評価することで、太陽電池モジュール１０の信頼性指標を得ることができる。
(effect)
As described above, according to the test method and the test apparatus 1 of the solar cell module 10 according to the present embodiment, the solar cell is in a state in which the entire front surface or back surface of the solar cell module 10 is in surface contact with the base 4. By repeatedly applying an equal load to the entire surface of the module 10 opposite to the surface in contact with the base 4, the crystalline silicon is removed while eliminating the influence of the deflection of the entire front and back surfaces of the solar cell module 10. A shear stress can be generated in the interconnector 12 that connects the cells 11 together. As a result, the deterioration of the interconnector 12 can be promoted. Therefore, the deterioration / failure of the interconnector 12 can be evaluated by measuring the change in the output characteristics mainly due to the deterioration of the interconnector 12. As described above, since the deterioration / problem of the interconnector 12 can be directly reproduced, the reliability index of the solar cell module 10 can be obtained by evaluating the deterioration / problem of the interconnector 12.
また、太陽電池モジュール１０のまわりの温度および湿度の少なくとも一方を制御することで、幅広い温度帯または湿度帯において、太陽電池モジュール１０の表面または裏面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することができる。これにより、太陽電池モジュール１０を構成する材料の劣化による影響を観測することができる。 In addition, by controlling at least one of the temperature and humidity around the solar cell module 10, an equal load can be repeatedly applied to the entire front surface or back surface of the solar cell module 10 in a wide temperature range or humidity range. . Thereby, the influence by deterioration of the material which comprises the solar cell module 10 is observable.
また、インタコネクタ１２の出力特性の変化を測定機器で逐次モニタリングすることで、出力特性の連続的変化を追尾することができる。 In addition, by continuously monitoring the change in the output characteristics of the interconnector 12 with a measuring device, the continuous change in the output characteristics can be tracked.
また、インタコネクタ１２の劣化促進により、太陽電池モジュール１０のインタコネクタ１２の劣化を主因とする出力低下を短期間に測定することができるから、太陽電池モジュール１０の加速劣化試験の短期化を実現することができる。また、他のモジュールの試験結果と比較することで、試料とした太陽電池モジュール１０の信頼性指標（荷重負荷に対する耐久性）を相対評価することができる。また、これらの信頼性指標をもとに、インタコネクタ１２の材質や寸法（厚さ、幅）や結晶シリコンセル１１間の距離、結晶シリコンセル１１の厚さ等の最適化を図る指標を得たり、インタコネクタ１２の部材開発や太陽電池モジュール１０の設計に役立てたりすることも可能である。 Moreover, since the deterioration of the interconnector 12 can be measured in a short time to reduce the output mainly due to the deterioration of the interconnector 12 of the solar cell module 10, the accelerated deterioration test of the solar cell module 10 can be shortened. can do. Moreover, the reliability index (durability with respect to load load) of the solar cell module 10 used as a sample can be relatively evaluated by comparing with the test results of other modules. Further, based on these reliability indexes, an index for optimizing the material and dimensions (thickness and width) of the interconnector 12, the distance between the crystalline silicon cells 11, the thickness of the crystalline silicon cell 11, and the like is obtained. It is also possible to make use for the development of the members of the interconnector 12 and the design of the solar cell module 10.
（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
(Modification of this embodiment)
The embodiment of the present invention has been described above, but only specific examples are illustrated, and the present invention is not particularly limited, and the specific configuration and the like can be appropriately changed in design. Further, the actions and effects described in the embodiments of the invention only list the most preferable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects according to the present invention are described in the embodiments of the present invention. It is not limited to what was done.
例えば、本実施形態における試験では、主として市販型の太陽電池モジュール（１．４×１．１×０．０５ｍなど）を対象とした構成を例示しているが、単独の結晶シリコンセル１１、または、少数枚の結晶シリコンセル１１をモジュール化したミニモジュールなどで試験を行う構成であってもよい。 For example, in the test in the present embodiment, a configuration mainly targeting a commercially available solar cell module (1.4 × 1.1 × 0.05 m or the like) is exemplified, but a single crystalline silicon cell 11 or Alternatively, the test may be performed with a mini-module in which a small number of crystalline silicon cells 11 are modularized.
また、本実施形態における試験では、繰り返し全面荷重の負荷を一定回数繰り返した後の出力特性の低下を測定することで、太陽電池モジュール１０のインタコネクタ１２の劣化・不具合を判定しているが、一定出力特性の低下を引き起こす繰り返し回数（あるいは一定荷重サイクルでの繰り返し総時間）によりインタコネクタ１２の劣化・不具合を判定する方法であってもよい。 Further, in the test in the present embodiment, the deterioration / failure of the interconnector 12 of the solar cell module 10 is determined by measuring the decrease in the output characteristics after repeating the entire surface load repeatedly for a certain number of times. A method of determining deterioration / failure of the interconnector 12 based on the number of repetitions (or the total repetition time in a constant load cycle) that causes a decrease in the constant output characteristics may be used.
さらには、本実施形態における試験では、試験対象となる太陽電池モジュール１０には電気的負荷を行っていないが、短絡電流（図６参照）に相当する定電流を負荷する等により、太陽電池モジュール１０の稼働状態を模擬することも可能と考えられる際には、そのような電気的負荷を行う方法であってもよい。 Furthermore, in the test in the present embodiment, the solar cell module 10 to be tested is not electrically loaded, but the solar cell module is loaded by applying a constant current corresponding to a short circuit current (see FIG. 6). When it is considered possible to simulate 10 operating states, a method of performing such an electrical load may be used.
１ 試験装置
２ 試験槽
２ａ 試験空間
２ｂ 外部空間
３ 壁
４ 基台
５ 荷重負荷装置
６ 駆動装置
６ａ ロッド
７ 遊動端
１０ 太陽電池モジュール
１１ 結晶シリコンセル
１１ａ 集電バー（バスバー）
１２ インタコネクタ
１３ セル群
１４ ガラス
１５ 封止材
１６ バックシート
１７ 太陽電池パネル
１８ フレーム
１９ 端子ボックス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test apparatus 2 Test tank 2a Test space 2b External space 3 Wall 4 Base 5 Load loading apparatus 6 Drive apparatus 6a Rod 7 Free end 10 Solar cell module 11 Crystal silicon cell 11a Current collection bar (bus bar)
12 Interconnector 13 Cell Group 14 Glass 15 Sealing Material 16 Back Sheet 17 Solar Panel 18 Frame 19 Terminal Box
Claims (6)
前記太陽電池モジュールの表面または裏面の全面を基台に面接触させた状態で、前記太陽電池モジュールの前記基台に面接触する面とは逆の面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷することを特徴とする太陽電池モジュールの試験方法。 A test method for a solar cell module in which adjacent crystalline silicon cells are connected by an interconnector,
In the state where the entire front surface or back surface of the solar cell module is in surface contact with the base, a uniform load is repeatedly applied to the entire surface of the solar cell module opposite to the surface in contact with the base. A test method for a solar cell module characterized by the above.
前記太陽電池モジュールの表面または裏面の全面が面接触される基台と、
前記太陽電池モジュールの前記基台に面接触する面とは逆の面の全面に均等な荷重を繰り返し負荷する荷重負荷装置と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュールの試験装置。 A test apparatus for solar cell modules in which adjacent crystalline silicon cells are connected by an interconnector,
A base on which the entire front surface or back surface of the solar cell module is in surface contact;
A load-loading device that repeatedly applies a uniform load to the entire surface opposite to the surface that is in surface contact with the base of the solar cell module;
A test apparatus for a solar cell module, comprising:
前記試験槽内の温度および湿度の少なくとも一方が制御されていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュールの試験装置。 It further has a test tank that houses the base,
The test apparatus for a solar cell module according to claim 4, wherein at least one of temperature and humidity in the test tank is controlled.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2011210215A JP2013073995A (en) | 2011-09-27 | 2011-09-27 | Method and device for testing solar battery module |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021065060A (en) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | 株式会社カネカ | Durability test method for electrical connections of solar cell modules |
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2011
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