Основные требования и технические характеристики для тестирования модулей солнечных батарей

Как основной блок преобразования энергии фотоэлектрической (PV) системы, качество и производительность модулей солнечных батарей напрямую определяют эффективность выработки электроэнергии, эксплуатационную стабильность и срок службы фотоэлектрической системы. Чтобы гарантировать, что модули соответствуют требованиям практического применения и избежать снижения мощности, угроз безопасности и других проблем, вызванных производственными дефектами, в отрасли сформулированы строгие стандарты тестирования модулей, определяющие комплексные требования от внешнего вида до внутренней структуры, от электрических соединений до точности сборки. В этой статье, объединенной с текущими спецификациями тестирования фотоэлектрических модулей, представлен подробный анализ основных требований к тестированию модулей солнечных батарей, а также технические рекомендации по производству модулей, проверке качества и применению.​

Суть тестирования модулей солнечных батарей вращается вокруг трех измерений: «целостность внешнего вида, структурная стандартизация и надежность соединения». Каждое требование тестирования соответствует ключевому показателю производительности модуля, служащему как основой для обеспечения нормальной работы модуля, так и основной основой для стандартизированного промышленного производства. В сочетании с реальным процессом тестирования конкретные требования к тестированию и их технические аспекты заключаются в следующем:​

I. Требования к чистоте внешнего вида и целостности монокристаллических ячеек​

Качество внешнего вида является основным звеном в тестировании модуля, напрямую влияющим на светоприемную эффективность и долговременную стойкость модуля к атмосферным воздействиям, а также является ключевым этапом в выявлении очевидных дефектов.​

Внешняя поверхность модуля должна быть чистой, без пыли, пятен, царапин и посторонних предметов. Это связано с тем, что поверхностные загрязнения могут блокировать солнечный свет, снижать эффективность поглощения света элементом, а длительное накопление может также вызывать коррозию материалов поверхностной упаковки модуля, ускоряя старение модуля. Особенно в суровых условиях окружающей среды загрязняющие вещества могут также вызывать локальные эффекты горячих точек, ухудшая производительность ячеек. Таким образом, проверка внешней чистоты является не только простой визуальной проверкой, но и основной предпосылкой для обеспечения эффективности фотоэлектрического преобразования модуля.​

Как основной блок преобразования энергии модуля, целостность монокристаллических ячеек напрямую определяет мощность выработки электроэнергии модуля. Тестирование требует, чтобы монокристаллические ячейки не имели фатальных дефектов, таких как поломки, трещины и точечные отверстия. Сломанные или треснутые элементы вызовут перебои в передаче тока, значительно снизят мощность модуля и даже вызовут тепловой разгон элементов; дефекты микроотверстий могут нарушить герметичность ячеек, что приведет к проникновению водяного пара и усугубит коррозию и выход из строя ячеек. Это требование соответствует основным требованиям проверки внешнего вида (MQT 01) национального стандарта GB/T 9535.2-2025 с целью избежать очевидных рисков качества модуля от источника.​

II. Стандарты контроля сколов ячеек и угловых дефектов​

В процессе производства, транспортировки и сборки элементы подвержены механическим повреждениям, таким как сколы и дефекты углов. Хотя такие дефекты не являются фатальными, они влияют на прочность конструкции и стабильность передачи тока ячеек, поэтому объем дефектов необходимо строго контролировать.​

Для сколов ячеек стандартом испытаний четко предусмотрено: сколы по направлению толщины ячейки, глубиной не более 1/2 толщины ячейки и площадью не более 2 мм², не более двух сколов на ячейку. Основная цель этого ограничения — избежать структурной хрупкости элемента из-за чрезмерной глубины сколов, которая может в дальнейшем сломаться во время последующих испытаний на воздействие окружающей среды, таких как термоциклирование и механическая нагрузка. В то же время контроль площади чипирования снижает воздействие на светоприемную область и путь передачи тока ячейки.​

Контроль угловых дефектов ячеек более точный и предъявляет особые требования: для каждой ячейки должно быть не более одного углового дефекта глубиной менее 1,5 мм и длиной менее 5 мм; не более двух угловых дефектов глубиной менее 1 мм и длиной менее 3 мм. При этом общее количество сколов и угловых дефектов в каждом модуле не должно превышать двух. Это требование сочетает в себе структурные характеристики ячеек и общие характеристики модуля, допуская незначительные механические повреждения, избегая при этом концентрированных дефектов, которые могут привести к значительному снижению мощности модуля, и соответствует основным спецификациям для тестирования внутренних дефектов фотоэлектрических модулей.​

III. Требования к надежности соединений линий электросети и шин​

Сетевые линии и шины являются основными каналами для внутренней передачи тока модуля, и качество их соединения напрямую влияет на электропроводность и стабильность выходной мощности модуля, что также является одним из основных направлений тестирования модуля. Будучи ключевой структурой для сбора и передачи фотогенерированных носителей, целостность и надежность соединения линий ячейки имеют решающее значение для эффективности фотоэлектрического преобразования модуля. Основные линии сетки отвечают за суммирование тока, собранного тонкими линиями сетки, в то время как тонкие линии сетки непосредственно контактируют с поверхностью кремниевой пластины, чтобы эффективно собирать фотогенерированные электроны. Качество соединения между ними определяет степень потерь при передаче тока.​

Что касается соединений линий сетки, соединение между основной сеткой и тонкими линиями сетки ячеек модуля допускает точку разрыва ≤ 1 мм, тонкие линии сетки допускают отслоение ≤ 2 мм, а общее количество точек разрыва и отслоений линий сетки не должно превышать 1/5 от общего количества линий сетки. Это требование уравновешивает рациональность производственного процесса и стабильность передачи тока: незначительные обрывы и отсоединения не вызывают перебоев в передаче тока, а строгий контроль общего количества дефектов позволяет избежать повышенного сопротивления и усугубляемых потерь мощности, вызванных чрезмерными дефектами линий электросети. Если дефекты линий сети превысят предел, передача тока будет заблокирована, что не только снизит эффективность выработки электроэнергии модуля, но также может вызвать локальную концентрацию тока, что приведет к образованию горячих точек и повреждению ячеек.​

В месте соединения между шиной и лентой припоя лента припоя, выходящая за шину, и шина, выходящая за ленту припоя, должны быть меньше 1 мм. Соединение между шиной и лентой припоя является ключевым узлом для суммирования и вывода тока. Чрезмерное смещение в месте соединения приведет к недостаточной площади контакта, увеличению контактного сопротивления и местному нагреву. При длительной эксплуатации это может привести к отслоению паяного соединения, что спровоцирует выход модуля из строя. В то же время разумный контроль смещения позволяет избежать концентрированного механического напряжения на паяльной ленте или шине из-за смещения, улучшая структурную стабильность модуля, что полностью соответствует основным техническим требованиям процесса пайки фотоэлектрических модулей.​

IV. Точный контроль зазора и смещения сборки​

Точность сборки модулей солнечных батарей напрямую влияет на структурную стабильность, эффективность передачи тока и внешний вид модуля. Необходимо строго контролировать зазор и отклонение смещения между различными компонентами, что также является важной частью испытаний механических характеристик модуля.​

С точки зрения контроля зазора расстояние между ячейками, между ячейками и шинами, а также между шинами должно быть более 0,3 мм. Достаточный зазор позволяет избежать повреждений, коротких замыканий и других проблем, вызванных взаимным выдавливанием различных компонентов во время теплового расширения и сжатия модуля; в то же время разумный зазор также облегчает реализацию процесса упаковки модуля, гарантируя, что упаковочный материал может быть полностью заполнен, улучшая характеристики герметизации модуля и предотвращая попадание водяного пара, пыли и других примесей внутрь модуля, повреждая элементы и соединительные компоненты.​

Что касается контроля смещения, требования к испытаниям четко предусматривают: горизонтальное смещение ячеек ≤2 мм; разница между двумя концами вертикального зазора ≤2 мм; при смещении модуля целиком разница в расстоянии между ячейками с обеих сторон и краем стекла ≤3мм. Контроль горизонтального и вертикального смещения может гарантировать аккуратное расположение ячеек, избегая неравномерного приема света и несогласованных путей передачи тока, вызванных несовпадением; Контроль общего смещения модуля может обеспечить единообразие внешнего вида модуля и в то же время избежать концентрированной нагрузки на упаковку, вызванной чрезмерным смещением, что продлевает срок службы модуля.​

V. Требования к герметизации соединений ленты для пайки и линии сетки​

Между лентой припоя и линиями сетки не должно быть отслоений, что является основным требованием для обеспечения непрерывности передачи тока модуля. Будучи ключевым компонентом, соединяющим элементы и передающим ток, плотное соединение между лентой припоя и линиями сетки является основой для предотвращения прерываний передачи тока и снижения потерь мощности. Отсоединение блокирует передачу тока между ячейками, что не только снижает общую эффективность выработки электроэнергии модулем, но также может вызвать локальный нагрев из-за чрезмерного сопротивления в точке отсоединения, что приводит к эффекту горячей точки и дальнейшему повреждению ячеек и окружающих компонентов. Кроме того, отсоединение также может привести к попаданию водяного пара внутрь модуля через зазор в суровых условиях окружающей среды, ускоряя коррозию элементов и окисление линий сетки, а также значительно сокращая срок службы модуля, что полностью соответствует опасности ложных дефектов пайки в фотоэлектрических модулях.​

VI. Промышленное значение и прикладная ценность требований к испытаниям​

Вышеуказанные требования к испытаниям не являются изолированными техническими показателями, а взаимосвязаны и дополняют друг друга, вместе образуя систему обеспечения качества модулей солнечных батарей. В сочетании с такими отраслевыми стандартами, как NB/T 11081–2023 «Технические спецификации для инфракрасных термографических (TIS) испытаний фотоэлектрических модулей» и GB/T 9535.2-2025 «Наземные фотоэлектрические модули – Квалификация проектирования и одобрение типа – Часть 2: Процедуры испытаний», эти требования к испытаниям не только соответствуют основной международной тенденции тестирования фотоэлектрических модулей, но и адаптируются к потребности высококачественного развития фотоэлектрической промышленности Китая.​

Со стороны производства строгое соблюдение требований к тестированию может эффективно избежать технологических дефектов в ходе производственного процесса, повысить уровень квалификации производства модулей и снизить затраты на доработку и брак, вызванные проблемами с качеством; со стороны применения модули, соответствующие стандартам тестирования, могут обеспечить долгосрочную стабильную работу фотоэлектрической системы, снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, а также повысить окупаемость инвестиций в фотоэлектрические проекты; С точки зрения промышленного развития унифицированные стандарты тестирования могут регулировать рыночный порядок, способствовать развитию индустрии фотоэлектрических модулей в направлении стандартизации и высокого качества, а также способствовать широкомасштабному применению фотоэлектрической промышленности.​

Заключение​

Требования к испытаниям модулей солнечных батарей формулируются на основе принципа работы, структурных характеристик и условий применения модулей. Каждый показатель напрямую связан с производительностью, надежностью и сроком службы модуля. Благодаря постоянному развитию фотоэлектрических технологий стандарты тестирования модулей также будут постоянно совершенствоваться, чтобы адаптироваться к потребностям новых продуктов, таких как высокоэффективные модули и гибкие модули. Производителям модулей необходимо строго соблюдать различные требования к испытаниям и усиливать контроль качества в процессе производства; инвесторам и операторам фотоэлектрических проектов необходимо придавать большое значение ссылке на тестирование модулей и выбирать модули, соответствующие стандартам, чтобы обеспечить стабильную и эффективную работу фотоэлектрической системы. Только придерживаясь качества и строго соблюдая спецификации испытаний, мы можем способствовать устойчивому и здоровому развитию фотоэлектрической промышленности и в полной мере раскрыть основную ценность солнечной энергии как экологически чистого источника энергии.