光伏(PV)模塊在現(xiàn)場(chǎng)的使用壽命預(yù)計(jì)至少為20年。為了確保這一點(diǎn)，光伏組件的機(jī)械完整性非常重要，影響光伏模塊效率的關(guān)鍵因素之一是其安裝環(huán)境的外部氣候條件的多樣性。「美能光伏」動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試儀通過(guò)模擬環(huán)境不同的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)機(jī)械載荷，測(cè)試光伏模塊性能和影響，有助于提高光伏模塊的可靠性和使用壽命。

機(jī)械負(fù)載測(cè)試是為了測(cè)試光伏模塊在2400 Pa和5400 Pa均勻負(fù)載下的可靠性。根據(jù)IEC-61215標(biāo)準(zhǔn)，在光伏模塊表面施加載荷3小時(shí)，在負(fù)載前后進(jìn)行電致發(fā)光(EL)成像和太陽(yáng)輻照測(cè)試，以表征負(fù)載對(duì)PV的性能和影響。

驗(yàn)證與測(cè)試

根據(jù)電池的類型(單晶和多晶)和母線的數(shù)量(3和4)對(duì)PV進(jìn)行了區(qū)分和命名：?jiǎn)尉?母線(MT-3BB)、單晶4母線(MT-4BB)、多晶3母線(PT-3BB)和 多晶4母線(PT-4BB)。PV的重要額定規(guī)格如表所示：

壓力(約5400 Pa)在不同母線數(shù)量和電池類型的PV前表面使用測(cè)試裝置施加3小時(shí)。IEC標(biāo)準(zhǔn)，該壓力等于PV整個(gè)使用壽命期間的模擬機(jī)械載荷。為了得到負(fù)載的平均效應(yīng)，按照下圖所示的方案，對(duì)每種型號(hào)的3個(gè)PV進(jìn)行測(cè)試。

(a)光伏組件機(jī)械測(cè)試的方法(b)光伏組件的太陽(yáng)輻照測(cè)試設(shè)計(jì)的電路圖

對(duì)具有不同母線數(shù)量的單晶和多晶串聯(lián)PV進(jìn)行了測(cè)試，同步對(duì)比PV的機(jī)械完整性和電性能參數(shù)，如功率、效率、填充系數(shù)、 串聯(lián)電阻等，并對(duì)施加負(fù)載前后的性能進(jìn)行了比較。重要的電性能參數(shù)是通過(guò)太陽(yáng)輻照測(cè)試確定的。使用下式計(jì)算施加負(fù)載前后的最大功率輸出:

其中，“I”為PV輸出的最大電流，“V”為太陽(yáng)輻照測(cè)試時(shí)產(chǎn)生的最大電壓。同理，PV的效率由下式確定：

式中“P”為給定太陽(yáng)輻照度水平“E”時(shí)PV的最大功率輸出。式中“A”為組件的總面積。在PV的整體性能中，另一個(gè)重要的電氣參數(shù)是填充系數(shù)。填充因子由下式計(jì)算：

這里的“Voc”是開路電壓，“Isc”是通過(guò)太陽(yáng)輻照測(cè)試確定的短路電流。提供給電流流動(dòng)的電阻也是PV可靠性的一個(gè)重要參數(shù)（PV串聯(lián)電阻）由下式確定：

機(jī)械載荷負(fù)載前后PV的效率變化趨勢(shì)

對(duì)于所有類型的PV，效率仍然大于15%。PT- 4BB模塊的效率最小降低了9%，而MT-3BB模塊的效率最大降低了20%。

不同類型光伏組件負(fù)載前后的功率和效率

不同類型PV的整體性能，填充系數(shù)和串聯(lián)電阻分別如圖所示。MT-4BB的填充系數(shù)最高，為82%±0. 65%，加載后填充系數(shù)為71%±4.03%。MT-3BB的填充系數(shù)最低，加載后后是60%±3.99%。

(a)填充系數(shù) (b)負(fù)載前后不同型號(hào)光伏組件的串聯(lián)電阻

組件的功率輸出和效率由多種參數(shù)決定，包括接收的輻照量、使用的玻璃的反射率、制造的制造工藝以及組件的機(jī)械完整性。機(jī)械載荷對(duì)PT-3BB、MT-3BB和MT-4BB電性能的顯著影響(p < 0.05)。然而，在PT-4BB模塊的情況下，效果不太顯著，這背后的原因在于太陽(yáng)能電池的制造工藝不同。

綜上所述，在生產(chǎn)流程的中引入并優(yōu)化機(jī)械載荷模擬測(cè)試步驟。模擬組件可能遇到的各種極端環(huán)境載荷，如強(qiáng)風(fēng)、積雪、覆冰等，確保組件在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)階段就能充分驗(yàn)證其在實(shí)際應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。不僅能提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量，還能增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為用戶提供更加可靠、耐用的太陽(yáng)能光伏組件。

美能動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試儀

美能動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試儀ME-PV-DML ，84通道壓力傳感器控制，每個(gè)氣缸單獨(dú)控制；吸盤間距可調(diào)，萬(wàn)向結(jié)構(gòu)，保障組件表面受力均勻，高精度可編程直流電源監(jiān)控組件內(nèi)部電流連續(xù)性。

載荷施加方式：氣缸帶動(dòng)吸盤壓合吸；

可安裝多達(dá)84（12*7）個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸單獨(dú)控制；

測(cè)試系統(tǒng)壓力，拉力，保持時(shí)間，循環(huán)測(cè)試，循環(huán)頻率，電流大小可以預(yù)先設(shè)定；

• 測(cè)試系統(tǒng)可記錄和存儲(chǔ)測(cè)試過(guò)程中的正向壓強(qiáng)，反向壓強(qiáng)，形變，溫度，循環(huán)次數(shù)，電流值。

通過(guò)模擬環(huán)境不同的機(jī)械載荷，測(cè)試光伏模塊性能和影響，有助于提高光伏模塊的可靠性和使用壽命。「美能光伏」動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試儀，兼具靜態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷測(cè)試功能，模擬組件承受正反方向交替加壓試驗(yàn)，加速組件材料疲勞，檢驗(yàn)組件的真實(shí)可靠性。