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加速老化模擬,還可以這樣做?

作者:佚名 文章來源:本站原創 點擊數:33 更新時間:2022-4-10 下午 11:09:25 標簽:

加速老化模擬,還可以這樣做?

對于要在戶外使用25年、30年,有的企業甚至承諾40年的光伏組件來說,如何在實驗室中證明其結構設計和材料選型能達到預期標準,是每一個研究人員都想弄清楚的問題。

而讓人震驚的是,美國NREL為了搞清楚這個問題,竟然開發出如此壯觀,亦或是有趣的試驗。聞所未聞,所以接著看。

1.你以為的室內加速老化

通常,研究人員都是將電池做光致衰減,將背板、封裝材料、密封膠做HAST、PCT加速老化。然而,囿于實驗室和設備的尺寸,只能用少量材料做單獨測試,或者將幾塊組件放入老化試驗箱,就像下面這樣的:

不要嫌棄,這已經是很大的試驗箱了,右圖中的組件老化試驗箱已經能容下約10塊組件。這樣的試驗箱能夠做溫濕度、紫外等老化。但研究人員擔心的是,少量的樣本根本無法模擬批量產品的性能,所以才有了CQC的戶外實證。

但戶外實證又不能加速老化。如果要結合模擬環境來施加動態機械載荷等試驗,那就更難了。

并且隨著高功率、大尺寸組件時代的到來,在實驗室模擬光伏環境老化已經是一件非常困難的挑戰。

2.NREL Duramat,超出你的想象

為了解決光伏產品的老化研究瓶頸,美國國家可再生能源實驗室與美國組件材料耐久性研究財團做了很多新穎的嘗試。

研究人員在一個超大的環境試驗室中(不是我們想象的環境試驗箱)模擬了溫度、濕度等各種變化,同時對組件施加各種應力,以發現組件的耐久性好壞。

NREL研究人員拍攝的視頻截圖顯示,在科羅拉多州戈爾登的一個組合加速測試室內,“甜甜圈”環周期性地向下壓和彎曲組件以進行機械應力測試,而實驗室內有模擬了水、熱、冷、電負載和紫外線的影響。

雖然組合壓力測試并不是一個全新的想法,但NREL和DuraMAT的試驗設計顯示,該模擬環境已經將傳統的環境試驗箱測試提升到一個新的水平。在NREL室外測試設施的受控室中,光伏組件會受到多種壓力因素的影響,例如極端溫度(冷熱)、浸入水中以及紫外線照射,以在數周或數月內模擬多年來在室外發生的情況。

這樣的環境老化實驗室,是不是很壯觀?

3.應力測試,樂感節奏

NREL認為,現在光伏行業產品開發周期可能比可靠性測試周期還要快得多,行業要求能夠更快、更準確地評估新技術的可靠性,需要找到一種方法來跟上產品開發評估速度。

而對于應力測試,NREL認為傳統的動態機械應力測試只能將力施加于組件的某一部位,不能像風壓、雪載那樣均勻地施加在組件的表面。并且計算機模擬結果表明,組件在現實世界中承受的風載、雪載壓力可能比實驗室內可靠性測試中使用的應力小得多,實驗室條件下產生的隱裂或裂片并不一定會在戶外實際應用中發生。

于是,NREL科學家設想將光伏組件固定在一個木框架中,用次聲波的快速脈沖(比人耳所能察覺的更深)對組件撞擊,讓組件產生振動,模擬戶外的各種震動因素。

研究人員設計了一個強大的揚聲器,響亮的低音節奏能引起組件彎曲和變形,就像被強風推動一樣,通過幾小時或幾天內將組件暴露在揚聲器的超強次聲波下來模擬在戶外多年實證的效果。利用該創新想法,研究人員每天可以運行一百萬個真實的壓力循環,大大加快了測試過程。

這樣的試驗,是不是很帶節奏?

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