IEEE1513溫度循環(huán)試驗(yàn)&濕冷凍試驗(yàn)&濕熱試驗(yàn)說(shuō)明：
聚光太陽(yáng)能電池的環(huán)境可靠度試驗(yàn)要求當(dāng)中，針對(duì)于聚光太陽(yáng)能電池的電池單元(Cell)、接收端(Receiver)、模塊(Module)在溫度循環(huán)試驗(yàn)、濕冷凍試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)皆有其試驗(yàn)方式以及試驗(yàn)條件，對(duì)于試驗(yàn)后的質(zhì)量確認(rèn)也有會(huì)所差異，所以宏展將IEEE1513有關(guān)于溫度循環(huán)試驗(yàn)、濕冷凍試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)這三個(gè)試驗(yàn)在規(guī)范里面，其差異性及試驗(yàn)方法整理給大家參考。
數(shù)據(jù)參考來(lái)源：IEEE Std 1513-2001
IEEE1513-5.7 Thermal cycle test 溫度循環(huán)試驗(yàn)
目的：判斷接收端是否能夠適當(dāng)承受零件與接合材料因熱膨脹差所造成的故障原因，特別關(guān)心焊錫接合和封裝質(zhì)量。
背景：聚光型太陽(yáng)能電池的溫度循環(huán)試驗(yàn)，可顯露銅散熱片的焊接疲勞，并需透過(guò)完整傳送超音波來(lái)探測(cè)電池的裂紋擴(kuò)展(SAND92-0958 [B5])
裂紋擴(kuò)展是溫度循環(huán)數(shù)的一個(gè)作用，初步完整的焊點(diǎn)、焊點(diǎn)型態(tài)，在電池和散熱器之間因熱膨脹系數(shù)不同和溫度循環(huán)參數(shù)，在熱循環(huán)試驗(yàn)后檢查接收器結(jié)構(gòu)的封裝與絕緣材料質(zhì)量。
有兩個(gè)程序的測(cè)試計(jì)劃，測(cè)試方式如圖1所示：
程序A與程序B
測(cè)試方式
程序A：測(cè)試接收器電阻在熱應(yīng)力所引起的熱膨脹差
程序B：在進(jìn)行濕冷凍試驗(yàn)前先進(jìn)行溫度循環(huán)預(yù)處理前強(qiáng)調(diào)接收材料的初期缺陷是在實(shí)際濕冷凍所造成的，為了適應(yīng)不同的聚光型太陽(yáng)能設(shè)計(jì)，可復(fù)選程序A及程序B的溫度循環(huán)試驗(yàn)，列于表二及表三。1.這些接收器采用了太陽(yáng)能電池與銅散熱器直接連接在一起的設(shè)計(jì)，需要使用的條件為行表
2.這將確保潛在的失效機(jī)制，這可能將導(dǎo)致研發(fā)過(guò)程所發(fā)生的缺陷被發(fā)現(xiàn)，這些設(shè)計(jì)采用不同的方法，可以使用如表所示替代條件去黏結(jié)電池的散熱器。表三顯示接收部分在備選方案事先進(jìn)行程序B溫度循環(huán)。
由于程序B主要測(cè)試接收端其它材料，而替代方案則是提供給所有設(shè)計(jì)
表二-接收器的溫度循環(huán)程序測(cè)試
程序A-熱循環(huán)
選項(xiàng)高溫度總循環(huán)數(shù)應(yīng)用電流所需的設(shè)計(jì)TCR-A110℃250無(wú)電池直接焊接在銅散熱器上TCR-B90℃500無(wú)其它設(shè)計(jì)的備案TCR-C90℃250I(applied) = Isc其它設(shè)計(jì)的備案
表三-接收器的溫度循環(huán)程序測(cè)試
程序B-濕冷凍試驗(yàn)前的溫度循環(huán)www.oven.cc
選項(xiàng)高溫度總循環(huán)數(shù)應(yīng)用電流所需的設(shè)計(jì)HFR-A110℃100無(wú)所有設(shè)計(jì)的備案HFR-B90℃200無(wú)所有設(shè)計(jì)的備案HFR-C90℃100I(applied) = Isc所有設(shè)計(jì)的備案
程序：接收端將承受–40 °C到高溫度(依序表二與表三的測(cè)試程序)之間的溫度循環(huán)，循環(huán)試驗(yàn)可放入單箱或兩箱氣體式溫度沖擊試驗(yàn)箱，液體式?jīng)_擊循環(huán)不應(yīng)該使用，駐留時(shí)間至少10分鐘，高低溫需在±5℃要求內(nèi)，循環(huán)頻率不應(yīng)大于一天24次循環(huán)也不可少于每天4次循環(huán)，建議頻率是每天18次。兩個(gè)樣品所需進(jìn)行熱循環(huán)周期數(shù)與高溫度，參考表3 (圖一的程序B)，之后將進(jìn)行目測(cè)檢查和電氣特色測(cè)試(參考5.1與5.2)
這些樣本將受到濕冷凍試驗(yàn)，依據(jù)5.8，體積較大的接收端則參考4.1.1(在圖3說(shuō)明這程序)
接收器階段的溫度循環(huán)
背景：在溫度循環(huán)試驗(yàn)的目的是加速試驗(yàn)，將顯現(xiàn)在短期的失效機(jī)制，事先發(fā)現(xiàn)聚光型太陽(yáng)能的硬件故障
因此，該試驗(yàn)包括很可能看到一個(gè)超越模塊范圍較廣的溫度差，溫度循環(huán)上限的60℃是依據(jù)許多模塊丙烯酸樹(shù)脂鏡片的軟化溫度，對(duì)于其它的設(shè)計(jì)，溫度循環(huán)的上限是90℃（見(jiàn)表4）表4-模塊溫度循環(huán)的測(cè)試條件列表
程序B 濕冷凍試驗(yàn)前的溫度循環(huán)預(yù)處理
選項(xiàng)高溫度總循環(huán)數(shù)應(yīng)用電流所需的設(shè)計(jì)TCM-A90℃50無(wú)所有設(shè)計(jì)的備案TEM-B60℃200無(wú)可能需要塑料透鏡模塊的設(shè)計(jì)
步驟：兩個(gè)模塊將會(huì)進(jìn)行-40℃和60℃之間的200個(gè)循環(huán)溫度循環(huán)或是-40℃和90℃之間的50個(gè)循環(huán)溫度循環(huán)，依據(jù)ASTM E1171-99的規(guī)范指示。
備注：
ASTM E1171-01：在循環(huán)溫度和濕度環(huán)境下光電模數(shù)的試驗(yàn)方法
相對(duì)濕度并不需要加以控制。
溫變率不應(yīng)超過(guò)100℃/小時(shí)。
駐留時(shí)間至少10分鐘內(nèi)并且高低溫需在±5℃要求內(nèi)
要求：
a.模塊在循環(huán)試驗(yàn)后，將檢視是否有任何明顯的損害或退化的現(xiàn)象。
b.模塊不應(yīng)該出現(xiàn)出任何裂縫或翹曲，密封材料也不得脫層。
c.假如有選擇電氣性功能測(cè)試，在許多原始基本參數(shù)相同的條件下，輸出功率應(yīng)達(dá)90%或更多
補(bǔ)充：
IEEE1513-4.1.1模塊代表或接收端測(cè)試樣本，如果一個(gè)完整的模塊或接收端的尺寸過(guò)大，無(wú)法納入現(xiàn)有的環(huán)境試驗(yàn)箱，模塊代表或接收端測(cè)試樣本可以代替全尺寸的模塊或接收器。
這些測(cè)試樣品應(yīng)特別組裝替代接收器，就像包含一串電池(Cell)連接在全尺寸的接收器上，電池串應(yīng)該要長(zhǎng)至少包括兩個(gè)旁路二極管，但在任何情況下三個(gè)電池(Cell)是比較少的，這概括包含連結(jié)與替代接收器終端應(yīng)該和全模塊是一樣的。
替代接收器應(yīng)包括其它模塊具代表性的組件，包括鏡頭/鏡頭罩，接收器/接收器外罩，后段/后段鏡頭，箱子和接收器接頭，將測(cè)試A、B、和C程序。
兩個(gè)全尺寸的模塊應(yīng)該用于室外暴露試驗(yàn)程序D.IEEE1513-5.8 Humidity freeze cycle test 濕冷凍試驗(yàn)
接收器
目的：要確定接收部分是否足夠抵抗腐蝕傷害和水氣膨脹擴(kuò)大材料分子的能力。此外，結(jié)冰水氣為測(cè)定故障原因的應(yīng)力
程序：溫度循環(huán)后的樣品依據(jù)表3進(jìn)行試驗(yàn)，將受到溫度85 ℃和-40 ℃、濕度85%、20個(gè)周期的濕冷凍試驗(yàn)，依據(jù)ASTM E1171-99的數(shù)據(jù)顯示，體積較大的接收端則參考4.1.1
要求：接收部分應(yīng)滿足5.7的要求。在2～4小時(shí)內(nèi)移出環(huán)境箱，接收部分應(yīng)可滿足高壓絕緣漏電試驗(yàn)的要求(見(jiàn)5.4)。模塊
目的：要確定模塊是否有足夠能力去抵制有害的腐蝕或材料接合差異性擴(kuò)大
程序：兩個(gè)模塊將受到濕冷凍試驗(yàn)20個(gè)循環(huán)，按照規(guī)范ASTM E1171-99如圖需進(jìn)行 4或10個(gè)循環(huán)至85 ℃。
請(qǐng)注意，高溫度60 ℃低于接收端濕冷凍試驗(yàn)測(cè)試部分。
一個(gè)完整的高壓絕緣測(cè)試(見(jiàn)5.4)將進(jìn)行兩到四個(gè)小時(shí)循環(huán)之后完成。繼高壓絕緣測(cè)試，將進(jìn)行如5.2中所述的電氣性能測(cè)試。在大模模塊也許可完成，見(jiàn)4.1.1 。
要求：
a.模塊將檢查測(cè)試后是否有任何明顯的損害或退化的現(xiàn)象，有則紀(jì)錄起來(lái)。
b.該模塊應(yīng)該表現(xiàn)出無(wú)裂縫、翹曲、或嚴(yán)重腐蝕。不應(yīng)有任何密封材料分層。
c.該模塊應(yīng)通過(guò)如IEEE1513-5.4所描述的高壓絕緣測(cè)試
假如有選擇電氣性功能測(cè)試，在許多原始基本參數(shù)相同的條件下，輸出功率因達(dá)90%或更多
模塊階段的濕冷凍循環(huán)
IEEE1513-5.10 Damp heat test 濕熱試驗(yàn)
目的：判斷接收端抵擋長(zhǎng)期濕氣滲透的影響與能力。
程序：測(cè)試接收器依據(jù)ASTM E1171-99所描述的在相對(duì)濕度85%±5%，溫度85℃±2℃條件的環(huán)境試驗(yàn)箱中，這項(xiàng)測(cè)試應(yīng)在1000小時(shí)完成，但可以繼續(xù)增加額外60小時(shí)執(zhí)行高壓絕緣漏電試驗(yàn)。接收端部分可用于測(cè)試。
要求：這接收端需離開(kāi)濕熱試驗(yàn)箱2～4小時(shí)通過(guò)高壓絕緣漏電試驗(yàn)(見(jiàn)5.4)及通過(guò)目視檢查(見(jiàn)5.1)。
假如有選擇電氣性功能測(cè)試，在許多原始基本參數(shù)相同的條件下，輸出功率應(yīng)達(dá)90%或更多。IEEE1513模塊測(cè)試及目視檢查步驟(Module test and inspection procedures)
IEEE1513-5.1目視檢查(Visual inspection procedure)
目的：建立當(dāng)前的目視狀態(tài)，以便接收端可以比較他們是否通過(guò)每個(gè)測(cè)試，并保證滿足他們進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)的要求。
IEEE1513-5.2電氣特能測(cè)試(Electrical performance test)
目的：描述測(cè)試模塊和接收端的電氣特能并且判定其峰值輸出功率。
IEEE1513-5.3接地連續(xù)性測(cè)試(Ground continuity test)
目的：為了驗(yàn)證所有外露導(dǎo)電部件和接地模塊之間的電氣連續(xù)性。
IEEE1513-5.4電氣絕緣測(cè)試(Electrical isolation test [dry hi-po])
目的：為了確保電路模塊和任何外部接觸導(dǎo)電部分之間的電氣絕緣是足夠的，以防止腐蝕和保障工作人員的安全。
IEEE1513-5.5濕隔離電阻測(cè)試(Wet insulation resistance test)
目的：要驗(yàn)證濕氣無(wú)法滲透接收端的電子活性部分，在那里可能造成腐蝕、接地故障，或找出人員安全的危險(xiǎn)隱患。
IEEE1513-5.6潑水測(cè)試(Water spray test)www.oven.cc
目的：外地濕阻試驗(yàn)(FWRT)根據(jù)濕度運(yùn)行條件評(píng)估太陽(yáng)能電池模塊的的電氣絕緣。本試驗(yàn)仿真大雨或露水對(duì)其配置與配線，驗(yàn)證水分不會(huì)進(jìn)入所使用的數(shù)組電路中，它可以增加腐蝕性，造成接地故障，和發(fā)生人員或設(shè)備電氣安全危險(xiǎn)。
IEEE1513-5.7熱循環(huán)測(cè)試(Thermal cycle test)
目的：判斷接收端是否能夠適當(dāng)承受零件與接合材料，因熱膨脹差所造成的故障原因。
IEEE1513-5.8濕度冷凍循環(huán)測(cè)試(Humidity freeze cycle test)
目的：要確定接收部分是否足夠抵抗腐蝕傷害和水氣膨脹擴(kuò)大材料分子的能力。此外，結(jié)冰水氣為測(cè)定故障原因的應(yīng)力。
IEEE1513-5.9連接端穩(wěn)定測(cè)試(Robustness of terminations test)
目的：為了確保線材和連接器，施加外力在每一個(gè)部分，以確認(rèn)夠堅(jiān)固維持正常處理步驟。
IEEE1513-5.10濕熱測(cè)試(Damp heat test)
目的：判斷接收端抵擋長(zhǎng)期濕氣滲透的影響與能力。
IEEE1513-5.11冰雹沖擊測(cè)試(Hail impact test)
目的：判斷任一個(gè)組件，特別是聚光鏡，在冰雹下能夠存活。
IEEE1513-5.12旁路二極管熱測(cè)試(Bypass diode thermal test)
目的：評(píng)估是否有足夠的散熱設(shè)計(jì)和使用相對(duì)長(zhǎng)期可靠度的旁路二極管，去限制模塊熱班擴(kuò)散不良的影響。
IEEE1513-5.13熱點(diǎn)耐受測(cè)試(Hot-spot endurance test)
目的：評(píng)估模塊長(zhǎng)期忍受周期性熱班升溫影響能力，常見(jiàn)相關(guān)聯(lián)故障情形，如：嚴(yán)重破裂或不匹配的電池芯片、單點(diǎn)開(kāi)路故障、或非均勻陰影(陰影部分)。
IEEE1513-5.14戶外曝曬測(cè)試(Outdoor exposure test)
目的：為了初步評(píng)估模塊能力，禁得起暴露在戶外的環(huán)境(包括紫外線照射)，透過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試顯露產(chǎn)品可能沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)的效用降低。
IEEE1513-5.15光束偏移損害測(cè)試(Off-axis beam damage test)
目的：為了確保任何一部分模塊因模塊偏移聚光太陽(yáng)輻射光束而被破壞。