CNS 15115-2007 Thin-film terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval《薄膜硅陆上太阳光电模块－设计确认和型式认可》.pdf

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1、 1 印月 96 9 月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 27.160 C643115115經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 96 9 月 14 日 月日 (共 34 頁 )薄膜陸上太陽光電模組設計確認和型式認可 Thin-film terrestrial photovoltaic(PV) modules Design qualification and type approval 1. 適用範圍：本標準適用於薄膜陸上太陽光電模組之設計確認和型式認可之要求，以便模組能在 IEC 721-2-1 所定義之一般氣候下長期操作。本標準以非晶矽技術所寫成

2、，但亦可用於其他薄膜 PV 模組。由於其他這些新技術之特殊性質，所以此測試順序可能需要修改。 測試程序主要依據 IEC 1215 所述之結晶矽陸上太陽光電模組之設計確認和型式認可而制定。然而，針對非結晶矽薄膜模組之特性做了一些改變。利用光曝露處理來區別其他劣化機構之光劣化測試，且在測試順序結束時，提供最大功率以作為薄膜模組之長期性能之評估。在做熱循環及溼熱測試之前，模組經退火處理以便將退火之影響由這些測試之任何劣化之結果內分開。對於有異於非結晶矽之其他薄膜科技，如光曝露處理及退火處理之預備處理可能不同或可能證明是不需要。加入濕漏電流測試，因為薄膜模組可能會受到濕氣之腐蝕。 此測試程序之目的是為

3、了測定模組之電氣及熱性質，且在合理成本及時間限制下，顯示模組能長期曝露在本標準所述之氣候下使用。模組實際壽命則與其設計、環境及操作條件有關。 2. 引用標準 下述規範之文件是本文之引用標準。在出版時，所示之版本是有效之版本。所有標準均需加以修訂，且歡迎所有與本標準有關之組織研究以使用下述標準之最新版本。 CNS 3622 環境試驗法 (電氣、電子 )通則 CNS 3634 環境試驗法 (電氣、電子 )高溫 (耐熱性 )試驗方法 CNS 3623 環境試驗法 (電氣、電子 )濕熱 (穩態 )試驗 CNS 13059-1 光電伏打元件第 1 部：光電伏打電流電壓特性量測 CNS 13059-2 光

4、電伏打元件第 2 部：基準太陽電池之要求 CNS 13059-3 光電伏打元件第 3 部：具光譜照射光參考數據之陸上光電伏打 (PV)太陽元件量測原理 CNS 13059-9 光電伏打元件第 9 部：太陽模擬器之性能要求 CNS 15114 結晶矽陸上太陽光電模組設計確認和型式認可 IEC 60410： 1973 以屬性做檢查之取樣計畫與程序 IEC 60721-2-1： 1982 環境條件之分類第 2 部：自然之環境條件溫度與濕度 IEC 60891： 1987 結晶矽光電元件之 I-V 特性量測，溫度與照射度修正程序；修訂 1版 (1992) 2 CNS 15115, C 6431 IEC

5、 QC 001002： 1986 電子零件之 IEC 品質評估之程序原則 (IECQ)；修訂 2 版 (1994) 3. 取樣 以同一批或幾批產品中，依 IEC 60410 之程序，隨機抽八個 (如需要可增加備份 )模組用於驗證。模組應根據相關之圖說及步驟圖製造而成，且經過製造商常規檢查，品質管制及產品驗收程序。模組應完整，且具有製造商之處理、安裝及連接之說明，包括系統最大容許電壓。 如果被測試之模組是新設計之樣品而非來自生產線上，則在測試報告中需加以說明(見第 8 節 )。 4. 標記 每個模組需包含下述清晰與不易擦掉之標紀： 製造商之名稱、圖案或符號； 型號； 序號； 引線端或引線之極性

6、(可用顏色代碼標識 )； 模組之適當之最大系統電壓； 製造日期及地點需標示在模組上，或可由產品序號追蹤。 5. 測試 模組應分組，並依照圖 1 所規定之順序做驗證測試。每一個方框對應本標準之相關章節。第 10 節描述測試程序與情況，並包含初步與最終測試。然而，對於第 10.2節、第 10.4 節、第 10.6 節及第 10.7 節之測試而言，應注意到 IEC 891 所述之測定I-V 特性量測之溫度與照射度修正之程序，僅可用於線性模組。若模組是 非線性的，則必須在特定照射度之 5%內和 2 範圍內做這些測試。 備考 1. 在測試順序中，若一個測試之最後測試是下一個測試之初步測試，則此初步測試可

7、以省略。 在單獨實施測試順序內之任何單一之測試時，應先實施第 10.1 節、第 10.2 節及第 10.3節之初步測試。 在實施測試時，測試者必 須嚴格遵守製造商之處理、安裝及連接之說明。若已知溫度係數 及 時，則 第 10.4 節內之測試可以省略。對於有異於非結晶矽之薄膜科技，若已知光曝露處理和退火處理沒有影響時 (最大功率之變化低於 0.5%)，則可以省略這些處理。測試報告需說明任何此種省略之基礎。 測試條件列於表 1 內。 6. 合格標準 若每一個測試樣符合下述標準，則模組設計可被視為是通過驗證測試，且獲得型式確認： (a) 在標準測試條件 (STC)下，在每一個測試後，最大輸出功率之衰

8、減不超過規定之極限； (b) 在最後之光曝露測試後，在 STC 下，最大輸出功率不低於第 4 節內製造商所述之最小值之 90%； 3 CNS 15115, C 6431 (c) 在測試時，未有樣品顯示出任何開路或接地失效； (d) 未有如第 7 節所述主要之目視缺陷； (e) 符合絕緣測試第 10.3 節與第 10.20 節之規格。 若有兩個或更多模組不符合這些測試標準，則設計可被視為是不符合驗證要求。若有一個模組在任何一個測試中失敗，另外取兩個滿足第 3 節要求之模組從頭進行全部有關測試步驟之測試。若這些模組中有一個或兩個亦失敗，則設計可被視為是不符合驗證要求。然而，若兩個模組均通過測試順序

9、，則設計可被視為是符合驗證要求。 7. 主要之目視缺陷 基於設計驗證及型式認證之目的，下述缺陷被視為是主要之目視缺陷： 對於安全測試之目的而言，主要之目視缺陷如下： (a) 破損、破裂、彎曲、變形或外部表面撕破； (b) 模組有效電路上任何薄膜層有氣孔或可見之 腐蝕，且在任何電池上延伸超過10%； (c) 在模組之邊緣與任何一部分電路之間形成連續之氣泡或脫層通道； (d) 喪失機械整體性，導致會損害模組之安裝和 /或操作之程度。 8. 報告 在型式認可後，測試單位需依照 IEC QC 001002 所述程序之準備驗證測試之驗證報告，其中包括所測定之性能特性與任何失敗及再測試之細節。製造商需保留

10、一分本報告之副本以作為參考作用。 9. 修改 模組在設計、材料、零組件或模組加工步驟上之改變可能需重做一些或所有驗證測試，以維持型式認可。 4 CNS 15115, C 6431 圖 1 驗證測試程序 備考 1. 如果 及 已知可省略。 2. 如模組未設計為開架式安裝，標稱操作電池溫度可用標準參考環境條件下，按製造商推薦方法安裝時之平均接面溫度代替。 1 個模組第 10.1 節 目視檢查 第 10.3 節 絕緣測試 第 10.20 節 濕漏電流測試 第 10.18 節 光曝露測試 第 10.4 節 測試溫度係數 和 第 10.10 節 紫外線測試 第 10.19 節 退火測試 第 10.2 節

11、 標準測試條件下之性能第 10.11 節 熱循環測試 50 次40至 +85 第 10.7 節 低照射下的性能 第 10.16 節 機械負荷測試 對比模組重複進行第 10.1 節，第 10.2節，第 10.3 節，第10.20 節 測試 1 個模組 第 10.13 節 濕熱測試 1000H+85 相對濃度 85%第 10.11 節 熱循環測試 200 次40至 +85 第 10.6 節 標稱操作電池溫度下性能 第 10.12 節 濕冷凍測試 10 次 40 至 +85 第 10.5 節 標稱操作電池溫度第 10.19 節 退火測試 第 10.8 節 室外曝露測試總照射量60kWhm-2第 10

12、.14 節 引線端強度測試第 10.15 節扭曲測試 第 10.17 節 冰雹測試 第 10.9 節 熱斑耐久測試 第 10.18 節 光曝露測試 對比模組 第 10.20 節 濕漏電 流 測試1 個模組 1個模組 2 個模組 1 個模組 4個模組 3 個模組 1 個模組 2個模組 5 CNS 15115, C 6431 表 1 測試水準之摘要 測試 題目 測試情況 第 10.1節 目視檢查 見第 10.1.2節之詳細檢查表 第 10.2節 在 STC下之性能 電池溫度： 25 ；照射度： 1000 Wm-2且符合 CNS 13059-3所述之參考太陽光譜之照射分布 第 10.3節 絕緣測試

13、在 1000 V d.c.+2倍之系統在 STC下開路之電壓下測試 1分鐘。在 500 V d.c.下絕緣電阻不得低於 50 M 第 10.4節 溫度係數之測量 見第 10.4節之詳細說明 第 10.5節 NOCT之測量 總太陽照射度： 800 Wm-2周圍溫度： 20 風速： 1 ms-1第 10.6節 在 NOCT下之性能 電池溫度： NOCT 照射度： 800 Wm-2且符合 CNS 13059-3內所述之參考太陽光譜之照射分布 第 10.7節 在低照射下之性能 電池溫度： 25 照射度： 200 Wm-2且符合 CNS 13059-3內所述之參考太陽光譜之照射分布 第 10.8節 室外

14、曝露測試 60 kWhm-2之總太陽照射量 第 10.9節 熱斑耐久測試 在最差之熱斑情況下，曝露在 1000 Wm-2之照射下 1小時 第 10.10節 UV測試 在考量中 第 10.11節 熱循環測試 由 40 至 +85 作 50和 200個循環 第 10.12節 濕氣凍結測試 由 +85 ， 85% RH至 40 下做 10個循環 第 10.13節 濕熱測試 在 +85 ， 85% RH下 1000小時 第 10.14節 端頭之牢固性測試 如同 CNS 3628所述 第 10.15節 扭曲測試 變形角度： 1.2 第 10.16節 機械負荷測試 在 2400 Pa之均勻負荷下做 2個循

15、環，且輪流在前和後表面施加 1小時。 第 10.17節 冰雹測試 25 mm直徑之冰球，以 23.0 ms-1直接撞擊 11個撞擊位置 第 10.18節 光曝露測試 曝露在 800 Wm-2至 1000 Wm-2之光照射下，直到 Pmax穩定於 2%之內 第 10.19節 退火測試 曝露在 85 之加熱下，直到 Pmax穩定於 2%之內 第 10.20節 濕漏電流測試 水噴灑引線端且邊緣浸泡水中，並施加 500 V d.c.以測定漏電流 10. 測試程序 10.1 目視檢查 10.1.1 目的 檢查模組內任何目視缺陷。 10.1.2 程序 6 CNS 15115, C 6431 在不低於 10

16、00 lux 之照明下，對每一模組仔細檢查下述情況： (a) 破裂、彎曲、不規整 (misaligned)或外表面之損傷； (b) 互聯線或接頭之缺陷； (c) 模組有效電路上任何薄膜層有氣孔或可見之腐蝕； (d) 輸出連接、互聯線及主集線有可見之腐蝕； (e) 黏結失效； (f) 在塑膠材料表面有黏污物； (g) 引線端失效，帶電零件外露； (h) 可能影響模組性能之其他任何情況 (i) 在模組之邊框與電池之間形成連續通道之氣泡及脫層。 對於任何裂紋、氣泡或脫層等之性質與位置做註記和 /或照相，此等缺陷可能會在隨後之測試模組之安全上產生不良影響。 10.1.3 要求 在型式確認，除了第 7

17、節所列之主要目視缺陷以外， 其他目視情況是合格的。 10.2 標準測試條件下之性能 10.2.1 目的 用自然光或符合 CNS 13059-9 之 A 級模擬器，在標準測試條件下 (電池溫度： (25 2) ，照射度： 1000 wm-2，標準太陽光譜照射分布符合 IEC 891規定 )，測試模組隨負荷變化之電性能。 10.2.2 程序 按照 CNS 13059-1 之方法，測試模組在標準測試條件下之電流電壓特性，必要時可根據 IEC 891 規定作溫度及照射度之修正。 10.3 絕緣測試 10.3.1 目的 欲測定模組中之載流零件與模組邊框間是否有良好之絕緣。 10.3.2 測試條件 測試模

18、組需在周圍環境之溫度下 (見 CNS 3622)且低於 75%之相對濕度下進行。 10.3.3 程序 (a) 將模組輸出接線端短路後接至有限流設備之 d.c.絕緣測試儀器之正極。電流極限設為 50 A。 (b) 將模組曝露之金屬零件接至測試儀器之負極。若模組沒有框架或框架是不良之導電體，則用銅箔將模組沿著其邊緣包到後面。將銅箔接至測試器之負極。 (c) 將測試器以不超過 500 Vs-1之速率增加絕緣測試儀器電壓至 1000 V 加上兩倍最大系統電壓 (即模組上由製造商所標記之最大系統電壓 )。若最大系統電壓不超過 50 V，則施加電壓需為 500 V。 (d) 當測試器仍連在模組上時，將施加

19、電壓降至零，並將接線端短路 5 分鐘。 (e) 除去短路。 7 CNS 15115, C 6431 (f) 依照步驟 (a)及 (b)之方式接線，對模組加不得小於 500 V 之直流電壓，測量絕緣電阻。 10.3.4 測試要求 (a) 在上述步驟 (c)中，無絕緣擊穿 (小於 50 A)，或表面無破裂現象。 (b) 絕緣電阻不得小於 50 M。 10.4 溫度係數之測量 10.4.1 目的 由模組測試中測量其電流溫度係數 ()及電壓溫度係數 ()。如此測定之溫度係數，僅在測試中所用之照射度下有效，對於線性模組，在此照射度 30%內是有效的。 IEC 891 規定了從具有代表性一批中之單體電 池

20、測量這些係數，本程序是對該標準之補充。薄膜電池模組之溫度係數依賴於照射及模組所經歷之熱處理過程，當涉及溫度係數時，熱測試時之條件及照射結果等過程情況均應標明。 10.4.2 設備 (a) 符合 CNS 13059-9 之太陽模擬器 (B 級或更好 )。依據 CNS 13059-1 第 2節測量照射度、短路電流及開路電壓之設備。 備考： 優先選用脈衝太陽模擬器，因為其在測量過程中產生之對模組有影響之額外熱量很少。如用穩態太陽模擬器，應安裝 擋板或類似之設備，使照射時間小於或等於 5s。 (b) 測量模組表面或電池溫度之設備，準確度為 0.5 。 (c) 一個能容納模組之測試櫃，安裝有透明窗及溫度

21、調節設備，能在需要之溫度範圍內進行均勻加熱及冷卻。 10.4.3 程序 (a) 依據 CNS 13059-1，在室溫下與在所需要之照射度下測定模組之短路電流。 (b) 將模組安裝在測試櫃中，在測試櫃外仍在模擬器光照中安裝 適當之照射度監測儀。連接好儀器。 (c) 關閉測試櫃，設定好照射度，使 測試模組之短路電流達步驟 (a)之值，並用照射度監測儀使其在整個測試過程維持同一水準。 (d) 將模組加熱至所測之最高溫度，關掉加熱器，讓其穩定地冷卻。 (e) 在模組冷卻過程中，在至少 30 所測之溫度範圍內，每隔 5 測量一次短路電流及開路電壓。 備考： 用每個溫度量測到之完整電流 電壓特性，並依據

22、IEC 891 第 5節之方法測定曲線校正因子 K。 (f) 畫出 Isc 及 Voc 隨溫度變化之曲線，對每一組數據用最小平方法畫出一條曲線。 (g) 在所測之最高與最低溫度中間之一點上，取電流及電壓曲線之斜率，計算出模組之溫度係數 及 。 10.5 標稱操作電池溫度 (NOCT)之測量 8 CNS 15115, C 6431 10.5.1 目的 測定模組之 NOCT。 10.5.2 簡介 NOCT 之定義為在下列標準參考環境 (SRE)下，開架式安裝模組之太陽電池之平衡平均接面溫度： 傾斜角度：在當地太陽正午時使陽光光束垂直照射模組 總照射度： 800 Wm-2周圍溫度： 20 風速： 1

23、 ms-1電力負載：無 (開路 ) NOCT 可被系統設計者用作模組現場操作之參考溫度，因 此，在比較不同模組設計之性能時，其為很有價值之參數。然而，模組在任何特定時間實際之操作溫度是受到安裝結構、照射度、風速、周圍溫度、天空溫度、與來自地面及周圍物體之反射及放射之影響。為了精確之性能預測，上述因素需加以考慮進去。 在此描述兩種測定 NOCT 之方法。 第一種是被稱為 “主要方法 ”且廣泛用於所有 PV 模組之方法。在模組不是設計為開架式安裝時，且依照製造商所建議之安裝模組時，此主要方法可用來測定標準參考環境中平衡狀態平均太陽電池接面溫度。 第二種是稱為 “參考平板方法 ”是比較快之方法。但僅

24、能應用於與測試時所用之參考平板有同樣環境 (在一定之風速與照射度範圍內 )溫度響應之光電模組。具有前玻璃和後塑膠之結晶矽模組是屬於此種型式。可使用與主要方法內相同之程序來校正參考平板。 10.5.3 主要方法 10.5.3.1 原 此方法是在標準參考環境條件範圍內，來收集實際測量之電池溫度之數據。這些數據是允許做精確及重複之 NOCT 內插方式呈現。 太陽電池接面溫度 (TJ)主要是周圍溫度 (Tamb)、平均風速 (V)與入射到模組有效表面之總太陽照射度 (G)之函數。溫度差 (TJ Tamb)是與周圍溫度無關，且在 400 Wm-2以上與照射度成線性關係。在 較適當之風速下，以 (TJ T

25、amb)對 G 作圖。然後將 20 加至在 SRE 與 800 Wm-2下之 (TJ Tamb)之值，並內插而得 NOCT 之初步值。最後，將測試期間與平均溫度及風速有關之修正因數加至 NOCT 之初值，以便將其修正至 20與 1 ms-1。 10.5.3.2 設備 需要下述設備： (a) 一個以特定方式 (見第 10.5.3.3 節 )固定測試模組與全天空輻射計之開放式架子。此架子之設計必須對模組之熱傳導最小，以及儘量不 9 CNS 15115, C 6431 會干擾到其前後表面之熱照射； 備考： 模組並非設計為開架式安裝，必須以製造商建議之方法來安裝。 (b) 全天空輻射計裝在模組測試陣列

26、之 0.3 m 內平面上； (c) 能測量至 0.25 ms-1之風速及風向之儀器，安裝在模組上方約 0.7 m，且在其東方或西方 1.2 m 處； (d) 一個具有與模組接近時間常數之環境溫度感應器，且安裝在靠近風速感應器，且具有良好通風之有遮蔽之盒子內； (e) 電池溫度感應器或 IEC 認可之其他能測量電池溫度之設備，焊接或以能導熱之黏著劑黏在靠近每一個測試模組中間之兩片太陽電池之背面； (f) 資料擷取系統，以便在 60 秒之時間間隔內記錄下列參數： 參數 照射度， 周圍溫度， 電池溫度， 風速， 風向。 準確度： NOCT 之總準確度應為 1 K。 10.5.3.3 測試模組之安裝

27、傾斜角度：使測試模組在當地太陽正午時，放置成與太陽光線垂直 (5內 )照射。 高度：測試模組之底側應高於當地水平表面或地面上方 0.6 m 或更高之地方。 結構：為了模擬安裝於陣列內模組之熱邊界條件，測試模組應裝在一個平面陣列內，該平面陣列在測試模組平面之各個方向上至少延伸出0.6 m。對於自行站立的開架式安裝之模組，應該用黑色鋁板或其他同樣設計之模組來填充平面組列之剩餘表面。 周圍區域：在當地中午前後之 4 小時期間內，不得有阻礙物妨礙到測試模組之全照射度。模組周圍之地面不得有異常之太陽光之反射，且必須是平坦之，且在測試架之所有方向上不得有傾斜之情況。現場周圍區域若有草、其他植物、黑色瀝青或

28、廢棄物是可被接受之。 10.5.3.4 程序 (a) 如第 10.5.3.3 節之要求，安裝設備及測試模組。確認測試模組是開路狀態。 (b) 在風速不大且晴朗、有陽光之適當日子，以時間為函數，記錄電池溫度、周圍溫度、照射度、風速及風向。 (c) 剔除在下述情況下所記錄數據： 照射度低於 400 Wm-2； 10 CNS 15115, C 6431 風速超出 (1 0.75)ms-1範圍之外； 周圍溫度超出 (20 15) 範圍之外，或變化超過 5 ； 在風速超過 4 ms-1後 10 分鐘之期間內； 風向在東或西 20 範圍內。 (d) 選擇涵蓋至少 300 Wm-2照射度範圍之至少 10 個

29、合格之數據點，然後以 (TJTamb)為照射度之函數作圖。畫直線通過數據點。 (e) 由直線測定在 800 Wm-2下 (TJTamb)之值，且加上 20 以獲得 NOCT之初值。 (f) 計算與合格數據點相關之平均周圍溫度 Tamb，與平均風速，且由圖 2 測定適當之修正因數。 (g) 將修正因數加至 NOCT 之初值，以修正至 20 與 1 ms-1。此總合是模組之 NOCT。 (h) 在另一天重複上述程序，測得另一標稱操作電池溫度，如兩個標稱操作電池溫度相差在 0.5 以內，計算其平均值。如相差大於 0.5 ，在第三天再測量一次，取三個標稱操作電池溫度之平均值。 10.5.4 次要方法（

30、參考平板法） 10.5.4.1 原 本方法之原理是相同之照射度、周圍溫度及風速條件下，比較測試模組與標準參考平板之溫度，在標準參考環境下 (SRE)，參考平板之穩定溫度由第 10.5.3 節所描述之主要方法測定。 先把測試模組與參考平板之溫度修正到標準參考環境，再將此值加上標準參考環境下參考平板之平均穩定溫度，即得到測試模組之標稱操作溫度。實驗已証明，測得之溫度差對照射度之波動，環境溫度及風速較小之變化不敏感。 10.5.4.2 考平板 參考平板由硬質鋁合金制成，尺寸如圖 3 所示，前表面應塗上平光黑漆，背表面應塗上亮光白漆，應有達到準確度要求之儀器測量參考平板之溫度。採用兩組熱電偶進行測量之

31、方法如圖 3 所示，在距熱電偶結 25 mm 處，去掉絕緣材料後，用導熱性能好之電絕緣黏著劑將熱電偶分別黏入磨好之槽內，最後將兩個熱電偶剩餘之線用可導熱之補土黏入凹槽內。 至少應製備三塊參考平板，並用第 10.5.3 節所描述之主要方法進行校正。所測定之穩定溫度必須在 46 至 50 範圍內，差異不大於 1 。應使用一個參考平板以作為控制平板。在進行標稱操作溫度測量前，參考平板之穩定溫度應依第 10.5.3.4(c)節所規定之條件下，與控制平板進行比對，以偵測他們之間熱性質是否有變化。如果測得參考平板之溫度相差超過 1 ，在測試標稱操作溫度之前，應調查其原因，並作相應之修正行動。 11 CNS

32、 15115, C 6431 10.5.4.3 測試場址 選擇一周圍建築、樹木及地形地貌對風幾乎不干擾之平整地點，應避免測試平板背後地面或物體之不均勻反射。 10.5.4.4 設備 需要下列設備 (如圖 4) (a) 參考平板之數量依第 10.5.4.2 節規定 (比同時測試之模組數目多一個 )。 (b) 一個全天空輻射計或標準太陽電池。 (c) 一個開架可支承試驗模組、參考平板與全天空輻射計，並垂直太陽光束 ( 5以內 )。每個模組之兩側緊挨著參考平板，模組之底邊距地面約為 1 m。該支架應該設計為對模組與參考平板之熱傳導最小，並且儘可能減少影響模組前後表面之熱照射。 (d) 能測量至 0.

33、25 ms-1風速及風向之儀器，安裝在模組上方 0.7 m，靠東或西 1.2 m 處，如圖 4 所示。 (e) 一個具有與模組相同或較少時間常數之環境溫度感測器，安裝在靠近風速感應器，且具有良好通風之有遮蔽盒子內。 (f) 電池溫度感應器或 IEC 認可之能測量電池溫度之設備，焊接或以能導熱之黏著劑黏在每一個模組中間兩片電池之背面。 (g) 資料擷取系統應在 60 秒之內，記錄下列參數： 參數 照射度； 周圍溫度； 電池溫度； 風速； 風向； 參考平板溫度。 準確度： NOCT 之總準確度應為 1 K。 10.5.4.5 程序 (a) 如圖 4 所示，安裝好設備、測試模組和參考平板，確保模 組

34、開路狀態。 (b) 無雲、少風、晴朗之天氣，記錄以時變為函數之下列參數：測試模組之電池溫度、參考平板之溫度、照射度、周圍溫度、風 速及風向。 (c) 剔除在下列條件中，或該情況發生後 15 分鐘之內記錄之數據： 照射度低於 750 Wm-2，或高於 850 Wm-2； 2 ms-1以上之風速持續 30s 以上； 風速低於 0.5 ms-1時； 風向在東或西 20 範圍內； 參考平板之間溫度差超過 1 時。 (d) 對選定期間之數據點，計算所有參考平板之平均溫度 Tp。 12 CNS 15115, C 6431 (e) 對每一個模組，對選擇期間內之每個數據點： (1) 取得平均電池溫度 TJ並計

35、算： TJP TJ TP 若 TJp之變化超過 4 ，則參考平板方法不適用且應使用第10.5.3 節所述之主要方法。 (2) 取所有 TJP值之平均值 TJPm。 (3) 以下式修正 TJPm至 SRE： TJPm(已修正 ) (f/BR) TJPm(未修正 ) 其中， f：照射修正係數，為 800 除以在選擇之期間內之平均照射； B： 周圍溫度修正因數，是由在選擇之期間內之平均周圍溫度以及使用下表所獲得 (由線性內插所得之 B 值是可被接受的 )。 Tamb() B 0 10 20 30 40 50 1.09 1.05 1.00 0.96 0.92 0.87 R：風修正因數，是由在選擇之期間

36、內之平均風速以及使用圖 5 所獲得的。 (4) 以下式計算測試模組之 NOCT： NOCT TPR TJPm(已修正 ) 式中， TPR：參考平板在標準參考環境下平均穩態溫度。 (f) 在另一天重複全部程序，如兩個標稱操作電池溫度相差在 0.5 以內，計算每一測試模組之兩個標稱操作電池溫度平均值。如相差大於 0.5 ，在第三天再測量一次，取三個標稱操作電池溫度之平均值。 13 CNS 15115, C 6431 圖 2 NOCT 修正因數 平均周圍溫度 Tamb( ) 平均風速 V(ms-1) 14 CNS 15115, C 6431 圖 3 參考平板 尺寸為 ： mm 圖 4 由參考平板方法

37、來做 NOCT 之測量 前面塗上黑色平光漆 後面塗上白 色亮光漆 在磨好之凹槽內之 2 支熱電偶 參考平板 約1m 周圍空氣 溫度感應器 至少 1.2 m測試 模組 測試模組參考平板 風速儀器 風速指示器全天空輻射計約0.70 m參考平板 15 CNS 15115, C 6431 圖 5 風修正因數 10.6 NOCT 下之性能 10.6.1 目的 當標稱操作電池溫度與照射度為 800 Wm-2時，在 CNS 13059-3 規定之標準太陽光譜照射度分布條件下，確定模組隨負荷變化之電性能。 10.6.2 程序 根據 CNS 13059-1，使用天然陽光或符合 CNS 13059-9 之 B 級

38、或較佳之模擬器將模組均勻加熱至 NOCT 且測量其 800 Wm-2照射度下 (用適當之基準電池測定 )之電流電壓之特性。 此外，依據 IEC 891 之方法把室溫與 800 Wm-2照射度下測量之 I-V 特性轉換到標稱操作電池溫度時之特性。 10.7 低照射度下之性能 10.7.1 目的 依據 CNS 13059-1 之規定，在 25 與照射度為 200 Wm-2(用適當之基準電池測定 )之自然光或符合 CNS 13059-9 之 A 級模擬器，確定模組隨負荷變化之電性能。 較高之平板溫度 較高之電池溫度 風速之容許範圍風修正因數R 平均風速 ms-1 16 CNS 15115, C 64

39、31 10.7.2 程序 依據 CNS 13059-1，在 (25 2) 和照射度為 200 Wm-2(用適當之基準電池測試 )之自然光或符合 CNS 13059-9 之 B 級或更佳之模擬器，測量模組之電流 電壓特性。需使用中性濾光器 (如黑色細目網或網布 )或其他技術來降低照射度至特定位準，且不會影響到光譜照射度分布。 必要時，作溫度及照射度之修正。 10.8 室外曝露測試 10.8.1 目的 對於模組曝露於室外情況下之抵抗力做初步之評估，並顯示由實驗室測試所無法偵測出之任何劣化之影響。 備考： 由於測試之短暫性及測試條件之環境變異性，故 實施模組壽命之測試之絕對判斷時，應特別注意。此測試

40、只可用於 可能之問題之指引或指示。 10.8.2 設備 (a) 太陽照射度監測儀，準確度為 10%， (b) 如製造商所建議之安裝模組之設備，且其與照射測量設備在同一平面上。 10.8.3 程序 (a) 將模組開路，用製造商所推荐之方式安裝在室外，與照射度監測儀共平面。在模組被測試之前，需裝上製造商所建議之任何熱斑保護設備。 (b) IEC 60721-2-1 所規定之一般室外氣候條件下，用監測儀量測，使模組受到之總照射量為 60 kWhm-2。 10.8.4 最終測量 重複第 10.1 節、第 10.2 節及第 10.3 節之測試。 10.8.5 要求 沒有第 7 節所定義之主要目視缺陷之跡

41、象； 標準測試條件下之最大輸出功率應大於製造商規定之最小標稱值； 絕緣電阻需符合如初步測量之相同要求。 10.9 熱斑耐久測試 10.9.1 目的 確定模組承受熱斑加熱效應之能力，例如封裝材料老化。電池裂紋、內部連接失效，局部被遮光或污邊均會引起這種缺陷。 10.9.2 熱斑效應 當模組中之一個電池或一組電池被遮光或損壞時，操作電流超過了該電池降低之短路電流 (Isc)，在模組中會發生熱斑加熱。此時受影響之電池或電池組被處於反向偏壓狀態，必定消耗功率，因而引起過熱。 圖 6 顯示由一組串聯電池構成之模組之熱斑效應，該模組中電池 Y 被部分遮光。 Y 消耗之功率等於模組電流與通過 Y 形成之反向

42、電壓之乘積。對任意照射度位準下，在短路時消耗之功率最大，此時加於 Y 之反向電壓等於模組中 17 CNS 15115, C 6431 其餘 (s-1)個電池產生之電壓，在圖 6 中用 Y 之反向 I-V 曲線與 (s-1)個電池之正向 I-V 曲線之對稱映象的交點處之陰影長方形來表示最大消耗功率。 由於不同電池之反向特性差別很大，有必要根據其反向特性曲線與圖 7 所示“測試界限區 ”之交點，把電池分成電壓限制型 (A 類 )或電流限制型 (B 類 )兩類。 圖 6 屬於 A 型電池。 其顯示一個損壞或被遮光的 A 型電池之最大功率消耗發生在反向曲線與 (s-1)個電池之正向 I-V 曲線之對稱

43、映象相交處。 相反的，圖 8 表示一個 B 類電池在完全遮光時之最大功率消耗。值得注意的是，此情況下消耗之功率可能僅是模組總功率之一部分。 圖 6 A 型電池內之熱斑效應 S 例：串聯 圖 7 反向特性 測試界限並聯電阻增大 A 型 B 型 (s-1)個 電池之 VMPV IISC(s-1)個電池模組 電池 Y Y 電池消耗之功率s個電池(s-1)個電池IMP 18 CNS 15115, C 6431 圖 8 B 型電池內之熱斑效應 10.9.3 電池內部連接之分類 太陽光電模組中之太陽電池可以以下列方式之一進行連接： S 例： s 個電池串聯連接呈一串 (圖 6)。 SP 例：串聯並聯連接方

44、式：即將 P 個組並聯，每組 s 個電池串聯 (如圖 9)。 SPS 例：串聯並聯 -串聯連接方式：即 B 個區塊串聯，每個區塊有 P 個組並聯，每組 s 個電池串聯 (如圖 10)。 如果有旁路二極體，由於限制了其所連接電池之反向電壓，因此也算做被測試電路之一部分。每一構造需要特殊之熱斑測試程序。模組短路時其內部功率消耗最大。 10.9.4 設備 (a) 輻射源 1：符 合 CNS 13059-9 之 C 級 (或更好 )穩態太陽模擬器或自然光，照射度不低於 700 Wm-2，不均勻度不超過 2%，暫時不穩定度在 5%以內。 (b) 輻射源 2：符合 CNS 13059-9 之 C 級 (或

45、更好 )穩態太陽模擬器或自然光，其照射度為 1000 Wm-2，誤差 10%。 (c) 對測試單片太陽電池被遮光之情況，遮光增量為 5%之一組不透明蓋板。 (d) 如需要，加一個適用之溫度偵測器。 10.9.5 程序 所有測試應在周圍溫度為 (25 5) ，風速小於 2 ms-1，時進行。在模組測試前應安裝製造商推荐之熱斑保護設備。 10.9.5.1 S (a) 將不遮光之模組在不低於 700 Wm-2之輻射源 1 下照射，量測其 I-V特性並測定最大功率時之電流 IMP。 (b) 使模組短路，用下列方法之一選擇一片電池： 模組(s-1)個電池 Y 電池消耗之功率 Y（完全遮蔽）IIMPV 1

46、9 CNS 15115, C 6431 圖 9 SP 例：串聯並聯之連接 圖 10 SPS 例：串聯並聯串聯之連接 (1) 模組在穩定的，照射度不低於 700 Wm-2之輻射源 1 照射下，用適當之溫度偵測器測定最熱之電池； (2) 在步驟 (a)所規定之照射度下，輪流完全遮蔽每一個電池，選擇其中一個，當其被遮 蔽時短路電流減少最大。在這一步驟，照射度之變化不超過 5%。 b 組 2 組 1 組 b 組 20 CNS 15115, C 6431 (c) 同樣在步驟 (a)所規定之照射度 ( 3%以內 )，完全擋住選定 之電池，檢查模組之 ISC是否比步驟 (a)所測定之 IMP小。如果這種情況

47、不發生，人們不能確定是否會在一個 電池內產生最大消耗功率。此時，繼續完全擋住所選擇之電池，省略步驟 (d)。 (d) 逐漸減少對所選擇電池之遮光面積，直到模組之 ISC最接近 IMP，此時在電池內消耗之功率為最大。 (e) 用輻射源 2 照射模組，記錄 ISC值，保持模組在消耗功率為最大之狀態，必要時，重新調整遮光，使 ISC維持在特定值。 (f) 1 小時後，擋住模組不受照射，並驗證 ISC不超過 IMP之 10%。 (g) 30 分鐘後，恢復照射度到 1000 Wm-2(h) 重複步驟 (e)、 (f)及 (g)五次。 10.9.5.2 SP ：並接方式 (a) 將不遮光之模組在不低於 7

48、00 Wm-2之輻射源 1 下照射，量測其 I-V特性，假定所有串聯組產生之電流相同，用下列方程式計算熱斑最大功率消耗時對應之短路電流 ISC(*)： ISC(*)=ISCPIP1PMP+式中， ISC：為不遮光模組之短路電流； IMP：不遮光模組最大功率之電流； P：模組之並聯組數。 (b) 使模組短路，用下列方法之一選擇一片電池； (1) 模組在穩定之照射度不低於 700 Wm-2之輻射源 1 照射下，用適當之溫度偵測器測定最熱之電池。 (2) 在步驟 (a)所規定之照射度下，輪流完全遮蔽每一個電池，選擇其中一個，當其被遮 蔽時，短路電流減小得最多。在這一過程中，照射度之變化不超過 5%。 (c) 同樣在步驟 (a)所規定之照射度 ( 3%內 )，完全遮蔽選擇之電池，檢查模組之 ISC是否比步驟 (a)所測定之 ISC(*)小。如果這種情況沒有發生，無法確定是否會在一個電池內發生最大消耗功率。此時，繼續完全擋住所選擇電池省略步驟 (d) (d) 逐漸減少對所選擇電池之遮光面積，直到模組之 ISC最接近 ISC(*)，此時在該電池內消耗之功率為最大。 (e) 用輻射源 2 照射模組，記錄 ISC值，保持模組在消耗率為最大之狀態，必要時，重新調整遮光，使 ISC維持在特定值