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IEC61215标准中紫外老化试验解读

 发布时间:2021-11-19 点击量:18
  目前,IEC61215共发行了两个版本,一版是IEC61215:1993,二版是IEC61215:2005。而国标GB/T9535:1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》就是等效采用一版IEC61215:1993。结合第2部分几个方面的描述,我们从光谱、辐照度、温度和湿度等方面来分析IEC61215:2005标准对紫外老化试验测试条件的要求。紫外老化试验机是该试验的实验设备,标准集团(香港)有限公司可提供。
 
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       光谱的定义:
 
  标准中10.10.2节d)部分的描述为“紫外辐射光源,在组件试验平面上其辐照度均匀性为±15%,无可探测的小于280nm波长的辐射,能产生根据10.10.3规定的感兴趣光谱范围内需要的辐照度”。下面的图1和图2分别是UVA-340灯管和UVB-313灯管的光谱图,从图中可以看出,UVA-340灯管发出的光谱完全符合标准中10.10.2节d)部分,而UVB-313灯管发出的光谱只有少量谱线的波长小于280nm,几乎符合标准中10.10.2节d)部分。
 
       辐照度设定:
 
  标准中10.10.3节a)部分的描述为“使用校准的辐射仪测量组件试验平面上的辐照度,确保波长在280nm到385nm的辐照度不超过250W/m2(约等于5倍自然光水平),且在整个测量平面上的辐照度均匀性到达±15%”,同时10.10.3节c)部分的描述为“使组件经受波长在280nm到385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2,其中波长为280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2,在试验过程中维持组件的温度在前面规定的范围”。
 
  以下我们分别对UVA-340灯管和UVB-313灯管的辐照度进行设定,并计算在设定辐照度下,运行多长时间可以达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求。
 
  1.单独使用UVA灯管
 
  当在340nm设定辐照度0.68W/m2时,相当于在280-385nm波段的辐照度为35.2W/m2(小于250W/m2,符合标准10.10.3节a)部分的要求),而在280-320nm波段的辐照度为3.1W/m2。我们假设UVA灯管运行X小时,组件经受波长在280nm到385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2,而灯管运行Y小时,波长为280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2。具体计算如下:
 
  35.2W/m2x“X”hours=15000Wh/m2X=426小时
 
  3.1W/m2x“Y”hours=5000Wh/m2Y=1613小时
 
  由以上计算可知,当在340nm设定辐照度0.68W/m2时,因为波长从280nm到320nm上的辐照度较小,所以需要1613小时,紫外辐射才能达到5kWh/m2。也就是说,使用UVA灯管时,运行1613小时才达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求,比较费时。
 
  2.单独使用UVB灯管
 
  当在310nm设定辐照度0.68W/m2时,相当于在280-385nm波段的辐照度为31.3W/m2(小于250W/m2,符合标准10.10.3节a)部分的要求),而在280-320nm波段的辐照度为18.8W/m2。我们假设UVB灯管运行X小时,组件经受波长在280nm到385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2,而灯管运行Y小时,波长为280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2。具体计算如下:
 
  31.3W/m2x“X”hours=15000Wh/m2X=479小时
 
  18.8W/m2x“Y”hours=5000Wh/m2Y=266小时
 
  由以上计算可知,当在310nm设定辐照度0.68W/m2时,只需266小时组件经受波长在280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2。而在280nm到385nm波段,需要479小时,组件经受的紫外辐射为15kWh/m2。也就是说,使用UVB灯管时,运行479小时可以达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求,比UVA灯管快很多。
 
  3.共同使用UVA和UVB灯管
 
  尽管使用UVB灯管可以缩短试验时间,但是如同本文3.1节中所述,UVB灯管发出的光谱还有极少一部分的波长小于280nm,也就说不完全符合IEC61215:2005标准对紫外光谱的要求。但是如果单独使用UVA灯管,则测试时间过长。所以可以将两种灯管结合起来使用。如先使用UVB灯管,假设运行时间为X小时,再使用UVA灯管,假设运行时间为Y小时,具体计算如下:
 
  18.8W/m2x“X”hours+3.1W/m2x“Y”hours=5000Wh/m2
 
  31.3W/m2x“X”hours+35.2W/m2x“Y”hours=15000Wh/m2
 
  以上两式,计算所得:X=229小时,Y=222小时,即先运行UVB灯管229小时,再运行UVA灯管222小时,即可达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求。两种灯管一共运行451小时,比单独使用UVB灯管还快。一般情况下,我们推荐使用这种方法。
 
  温度控制:
 
  标准中10.10.2节a)部分的描述为“在经受紫外辐照时能控制组件温度的设备,组件的温度范围必须在60℃±5℃”。而这一温度要求完全在QUV的温度范围之内,试验时只要设定黑板温度为60℃±5℃即可。
 
  湿度控制:
 
  标准中没有对湿度加以要求,所以试验时无需设置冷凝或水喷淋循环。
 
  IEC 61215:2005标准在太阳能行业应用很广泛。在使用QUV紫外光加速老化试验机执行该标准时,可先运行UVB灯管229小时,辐照度设定 0.68W/m2,再运行UVA灯管222小时,辐照度也是设定0.68W/m2。整个试验过程中黑板温度设定60℃±5℃。虽然在标准中,目前没有对湿度加以要求,但是现在很多紫外标准都包含紫外光照和冷凝或水喷淋循环。