聚光太阳能电池的环境可靠度试验要求当中,针对于聚光太阳能电池的电池单元(Cell)、接收端(Receiver)、模组(Module)在温度循环试验、湿冷冻试验、湿热试验皆有其试验方式以及试验条件,对于试验后的品质确认也有会所差异,所以将IEEE1513有关于温度循环试验、湿冷冻试验、湿热试验这三个试验在规范裡面,其差异性及试验方法整理给大家参考。
资料参考来源:IEEE Std 1513-2001
IEEE1513-5.7 Thermal cycle test 温度循环试验
目的:判断接收端是否能够适当承受零件与接合材料因热膨胀差所造成的故障原因,特别关心銲锡接合和封装品质。 背景:聚光型太阳能电池的温度循环试验,可显露铜散热片的焊接疲劳,并需透过完整传送超音波来探测电池的裂纹扩展(SAND92-0958 [B5])。
裂纹扩展是温度循环数的一个作用,初步完整的焊点、銲点型态,在电池和散热器之间因热膨胀係数不同和温度循环参数,在热循环试验后检查接收器结构的封装与绝缘材料品质。 有两个程序的测试计画,测试方式如下:
程序A与程序B
程序A:测试接收器电阻在热应力所引起的热膨胀差
程序B:在进行湿冷冻试验前先进行温度循环
预处理前强调接收材料的初期缺陷是在实际湿冷冻所造成的,为了适应不同的聚光型太阳能设计,可複选程序A及程序B的温度循环试验,列于表一及表二。
1.这些接收器採用了太阳能电池与铜散热器直接连接在一起的设计,需要使用的条件为第一行表
2.这将确保潜在的失效机制,这可能将导致研发过程所发生的缺陷被发现,这些设计採用不同的方法,可以使用如表所示替代条件去黏结电池的散热器。
表三显示接收部分在备选方案事先进行程序B温度循环。
由于程序B主要测试接收端其他材料,而替代方案则是提供给所有设计
表一-接收器的温度循环程序测试
程序A-热循环
选项
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最高温度
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总循环数
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应用电流
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所需的设计
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TCR-A
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110℃
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250
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无
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电池直接焊接在铜散热器上
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TCR-B
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90℃
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500
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无
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其他设计的备案
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TCR-C
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90℃
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250
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I(applied) = Isc
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其他设计的备案
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表二-接收器的温度循环程序测试
程序B-湿冷冻试验前的温度循环
选项
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最高温度
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总循环数
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应用电流
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所需的设计
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HFR-A
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110℃
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100
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无
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所有设计的备案
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HFR-B
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90℃
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200
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无
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所有设计的备案
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HFR-C
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90℃
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100
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I(applied) = Isc
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所有设计的备案
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程序:接收端将承受–40 °C到最高温度(依序表一与表二的测试程序)之间的温度循环,循环试验可放入单箱或两箱气体式温度冲击试验箱,液体式冲击循环不应该使用,驻留时间至少10分钟,高低温需在±5℃要求内,循环频率不应大于一天24次循环也不可少于每天4次循环,建议频率是每天18次。
两个样品所需进行热循环週期数与最高温度,参考表3 (图一的程序B),之后将进行目测检查和电气特色测试(参考5.1与5.2) 这些样本将受到湿冷冻试验,依据5.8,体积较大的接收端则参考4.1.1(在图二说明这程序)
背景:在温度循环试验的目的是加速试验,将显现在短期的失效机制,事先发现聚光型太阳能的硬体故障 因此,该试验包括很可能看到一个超越模组范围较广的温度差,温度循环上限的60℃是依据许多模组丙烯酸树脂镜片的软化温度,对于其他的设计,温度循环的上限是90℃(见表3)
表3-模组温度循环的测试条件列表
程序B 湿冷冻试验前的温度循环预处理
选项
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最高温度
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总循环数
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应用电流
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所需的设计
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TCM-A
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90℃
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50
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无
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所有设计的备案
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TEM-B
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60℃
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200
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无
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可能需要塑料透镜模组的设计
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