冰雹撞擊、紫外線光照測試,一窺全台首座國際太陽光電測試實驗室

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 03 日 17:11 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly


太陽能真的經得起風吹日曬、能撐過 25 年嗎?到底有沒有毒?根據 SEMI 先前委託台經院規劃的「太陽光電政策支持度民調」,有七成民眾不知太陽能無毒,不過其實太陽能板在登上市場前,都要經過一道道關卡,才能符合 IEC 性能與安全標準的產品驗證,這些都是太陽光電模組品質的基本門檻。

工研院 2 日舉行「永續能源科技之旅」,除了發表涵蓋「易拆解太陽光電模組循環新設計」、「太陽能回收」等多項新技術,也藉由位於工研院的太陽光電測試實驗室,展示實際裝置與使用的太陽能量測機台。

回想 2006 年時,當時台灣的太陽能模組主要以外銷出口為主,然而當時申請國際認證需要花長達兩年時間,若中間有差錯或是需要更改又會再延後,因此考量到台灣未來的太陽能發展,工研院決定跟德國萊茵(TÜV)攜手合作,在台建置 IEC 國際認證的太陽光電測試實驗室,發展最迫切需要的驗證與評估技術,同時建立相關國際連結,在台灣測試通過後也同時能獲得國際標準認證。

安裝太陽能板真正的考驗在於,必須承受室外各種自然環境的嚴苛考驗,如何抵擋外界的風吹雨打、砂石撞擊,確保它們真的能使用 20~25 年,甚至是更久。因此開發新產品、登上販售架前,都需要經過層層確認,保證太陽能板在戶外的安全性、性能與可靠度,需要的檢測項目也越來越多。

工研院太陽光電測試實驗室依據 IEC(國際電工委員會)所制定 IEC 61215、IEC 61730、美規標準 UL1703 及台灣 CNS(國家標準檢索系統)等標準進行太陽光電測試驗證服務,除了常規的機械壓力、氣溫變化、紫外線光照老化測試、紅外線隱裂與冰雹測試等 18 項基礎檢測與 19 項安全性檢測,也提供水質、鹽霧、防火、吹塵與畜牧業氨氣測試等超過 40 項特殊加嚴測試,實地模擬自然環境的日照、濕度、水分、風力等因素對太陽能產品的影響。

對於台灣沿海鹽害侵蝕、水質污染與颱風襲擊等問題,也可提供對症下藥的特殊測試項目,協助解決產品開發的難題,好比彰濱太陽能場就有通過鹽霧測試。

(Source:《科技新報》攝)

如上圖所示,新產品一抵達工研院量測中心,首務是先測試初始的發電功率,有了初始數據,經過破壞性、安全性、老化性等四種測試後才有比對依據,工研院量測中心能源與環境計量技術組長組吳登峻表示,經過各種測驗後,再來比對測試前後太陽能發電功率有無變化,一般來說只能相差 5%。

其中檢測範圍除了包含太陽能板,系統後方的旁路二極體、是否會漏電的絕緣阻抗及支架也都是測試項目之一,旁路二極體身為太陽能板的重要保護裝置,自然也是重要的測試系統一環節,會測試二極體在攝氏 ±75 度溫度下、1.25 倍電力的狀況下的長期性能。

而這些考驗太陽能板的破壞性實驗、加速壽命試驗不僅是提供認證把關產品,也可以用再開發新產品,進一步提高產品品質以使產品獲得最佳技術水準和經濟效益。

▲ 由於實驗室環境中無法實際擺放幾十年來測試太陽能板壽命,科學家以加速方式來測試推測模組的長期狀況,在環境試驗箱中,則是將溫度變化控制在攝氏 -40 度到 80 度之間,一般約 200 次循環共 1,200 小時。(Source:《科技新報》攝)

▲ 利用電致發光特性,以近紅外光相機檢測模組細微瑕疵,可以找到隱裂等肉眼看不見的瑕疵。(Source:《科技新報》攝)

▲ 慢動作看冰雹打下的瞬間。試驗會用直徑 2.5 公分的冰雹、以每秒 23 公尺速度往下打擊太陽能板 9 點。這片太陽能板已通過實驗。(Source:《科技新報》攝)

(首圖為冰雹撞擊瞬間,來源:工研院)

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