目前,IEC61215共發行了兩個版本,一版是IEC61215:1993,二版是IEC61215:2005。而國標GB/T9535:1998《地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型》就是等效采用一版IEC61215:1993。結合第2部分幾個方面的描述,我們從光譜、輻照度、溫度和濕度等方面來分析IEC61215:2005標準對紫外老化試驗測試條件的要求。紫外老化試驗機是該試驗的實驗設備,標準集團(香港)有限公司可提供。
光譜的定義:
標準中10.10.2節d)部分的描述為“紫外輻射光源,在組件試驗平面上其輻照度均勻性為±15%,無可探測的小于280nm波長的輻射,能產生根據10.10.3規定的感興趣光譜范圍內需要的輻照度"。下面的圖1和圖2分別是UVA-340燈管和UVB-313燈管的光譜圖,從圖中可以看出,UVA-340燈管發出的光譜*符合標準中10.10.2節d)部分,而UVB-313燈管發出的光譜只有少量譜線的波長小于280nm,幾乎符合標準中10.10.2節d)部分。
輻照度設定:
標準中10.10.3節a)部分的描述為“使用校準的輻射儀測量組件試驗平面上的輻照度,確保波長在280nm到385nm的輻照度不超過250W/m2(約等于5倍自然光水平),且在整個測量平面上的輻照度均勻性到達±15%",同時10.10.3節c)部分的描述為“使組件經受波長在280nm到385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2,其中波長為280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2,在試驗過程中維持組件的溫度在前面規定的范圍"。
以下我們分別對UVA-340燈管和UVB-313燈管的輻照度進行設定,并計算在設定輻照度下,運行多長時間可以達到標準中10.10.3節c)部分對輻照能的要求。
1.單獨使用UVA燈管
當在340nm設定輻照度0.68W/m2時,相當于在280-385nm波段的輻照度為35.2W/m2(小于250W/m2,符合標準10.10.3節a)部分的要求),而在280-320nm波段的輻照度為3.1W/m2。我們假設UVA燈管運行X小時,組件經受波長在280nm到385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2,而燈管運行Y小時,波長為280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2。具體計算如下:
35.2W/m2x“X"hours=15000Wh/m2X=426小時
3.1W/m2x“Y"hours=5000Wh/m2Y=1613小時
由以上計算可知,當在340nm設定輻照度0.68W/m2時,因為波長從280nm到320nm上的輻照度較小,所以需要1613小時,紫外輻射才能達到5kWh/m2。也就是說,使用UVA燈管時,運行1613小時才達到標準中10.10.3節c)部分對輻照能的要求,比較費時。
2.單獨使用UVB燈管
當在310nm設定輻照度0.68W/m2時,相當于在280-385nm波段的輻照度為31.3W/m2(小于250W/m2,符合標準10.10.3節a)部分的要求),而在280-320nm波段的輻照度為18.8W/m2。我們假設UVB燈管運行X小時,組件經受波長在280nm到385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2,而燈管運行Y小時,波長為280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2。具體計算如下:
31.3W/m2x“X"hours=15000Wh/m2X=479小時
18.8W/m2x“Y"hours=5000Wh/m2Y=266小時
由以上計算可知,當在310nm設定輻照度0.68W/m2時,只需266小時組件經受波長在280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2。而在280nm到385nm波段,需要479小時,組件經受的紫外輻射為15kWh/m2。也就是說,使用UVB燈管時,運行479小時可以達到標準中10.10.3節c)部分對輻照能的要求,比UVA燈管快很多。
3.共同使用UVA和UVB燈管
盡管使用UVB燈管可以縮短試驗時間,但是如同本文3.1節中所述,UVB燈管發出的光譜還有極少一部分的波長小于280nm,也就說不*符合IEC61215:2005標準對紫外光譜的要求。但是如果單獨使用UVA燈管,則測試時間過長。所以可以將兩種燈管結合起來使用。如先使用UVB燈管,假設運行時間為X小時,再使用UVA燈管,假設運行時間為Y小時,具體計算如下:
18.8W/m2x“X"hours+3.1W/m2x“Y"hours=5000Wh/m2
31.3W/m2x“X"hours+35.2W/m2x“Y"hours=15000Wh/m2
以上兩式,計算所得:X=229小時,Y=222小時,即先運行UVB燈管229小時,再運行UVA燈管222小時,即可達到標準中10.10.3節c)部分對輻照能的要求。兩種燈管一共運行451小時,比單獨使用UVB燈管還快。一般情況下,我們推薦使用這種方法。
溫度控制:
標準中10.10.2節a)部分的描述為“在經受紫外輻照時能控制組件溫度的設備,組件的溫度范圍必須在60℃±5℃"。而這一溫度要求*在QUV的溫度范圍之內,試驗時只要設定黑板溫度為60℃±5℃即可。
濕度控制:
標準中沒有對濕度加以要求,所以試驗時無需設置冷凝或水噴淋循環。
IEC 61215:2005標準在太陽能行業應用很廣泛。在使用QUV紫外光加速老化試驗機執行該標準時,可先運行UVB燈管229小時,輻照度設定 0.68W/m2,再運行UVA燈管222小時,輻照度也是設定0.68W/m2。整個試驗過程中黑板溫度設定60℃±5℃。雖然在標準中,目前沒有對濕度加以要求,但是現在很多紫外標準都包含紫外光照和冷凝或水噴淋循環。
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