Độ bền vật liệu quang điện

1. Đặt vấn đề:

Cùng với sự phát triển của công nghệ vật liệu, đầu tư cho điện mặt trời trở thành xu hướng toàn cầu mà Việt Nam là một ví dụ điển hình vì chúng tạo ra năng lượng sạch, thân thiện môi trường (năng lượng xanh), ngày càng rẻ, giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch. Ngoài ra điện mặt trời đặc biệt phù hợp cho các hoạt động cơ động, nơi không có điện lưới, ngoài không gian v.v….

Pin năng lượng mặt trời (solar panel/pin mặt trời/pin quang điện) là thiết bị giúp chuyển hóa trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời (quang năng) thành năng lượng điện (điện năng) dựa trên hiệu ứng quang điện. Hiệu ứng quang điện là khả năng phát ra điện tử khi được ánh sáng chiếu vào của vật chất. Tấm pin mặt trời hấp thụ ánh nắng mặt trời và biến nó thành điện năng, được làm bằng nhiều tế bào quang điện (solar cells) có nhiệm vụ thực hiện quá trình tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời.

Hiệu quả đầu tư, khai thác của pin mặt trời phụ thuộc nhiều vào tuổi thọ của các loại linh kiện, vật liệu cấu thành dưới tác động của các yếu tố khí hậu thời tiết, môi trường khác nhau. Chính vì vậy việc thử nghiệm đánh giá độ bền vật liệu quang điện ngày càng nhận được sự quan tâm của các nhà sản xuất, nhà đầu tư cũng như nhà khai thác hệ thống điện mặt trời.

Hình ảnh thử nghiệm tấm pin mặt trời (nguồn Atlas)

2. Mục đích, yêu cầu:

          Đánh giá độ bền, độ tin cậy (dự báo tuổi thọ) của đối tượng thử nghiệm khi làm việc ở một số vùng khí hậu nhiệt đới điển hình và đưa ra kết luận, khuyến nghị sử dụng.

3. Đối tượng và phương pháp thử nghiệm:

          * Đối tượng: Vật liệu quang điện (Photovoltaics Material -PV) bao gồm tấm nền và vỏ bọc; PV tập trung (CPV); các thành phần polyme khác như hộp nối; các thành phần polyme ; các thành phần cân bằng hệ thống PV (BOS) và các công nghệ thay thế như quang điện hữu cơ (OPV) …

          * Phương pháp:

- Thử nghiệm tự nhiên (phơi mẫu tại các trạm thử nghiệm) để đánh giá tác động thực tế của thời tiết.

- Thử nghiệm gia tốc trong PTN để đánh giá nhanh độ bền trên cơ sở mô phỏng các chu kỳ thời tiết hoặc yếu tố môi trường làm việc của đối tượng.

Các thử nghiệm được tiến hành theo các chương trình thử nghiệm theo yêu cầu của khách hàng hoặc theo tư vấn, đề xuất của PTN.

Ngoài ra, để bổ sung cho các thử nghiệm, PTN đã xây dựng các chương trình thử nghiệm độ bền thời tiết toàn diện cho mô-đun PV. Chương trình này liên tục được phát triển để đáp ứng nhu cầu của các nhà sản xuất mô-đun, các cá nhân và các tổ chức nghiên cứu.

4. Cơ sở vật chất, trang thiết bị:

- Hệ thống các trạm thử nghiệm tự nhiên nằm ở 3 vùng khí hậu nhiệt đới điển hình của Việt Nam: Trạm Hòa Lạc (ngoại thành Hà Nội), Trạm Đầm Báy (Nha Trang, Khánh Hòa), Cần Giờ (huyện Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh) phục vụ thử nghiệm tĩnh ngoài trời đối với các mô đun PV đặt trên mặt đất và cũng như các sản phẩm khác.

- Các trang thiết bị hiện đại phục vụ thử nghiệm gia tốc trong PTN: Buồng phun sương muối SC450, Tủ thử nghiệm nhiệt ẩm WK11-600/40, Tủ shock nhiệt VT 7012, Tủ thử nghiệm lão hóa Xenontest 440, Tủ thử nghiệm lão hóa Xenontest Ci4000-Atlas, tủ lão hóa UVTest, Buồng Test Ozone 0550 – CCSi, thiết bị thử ăn mòn CCX3000 – Atlas….

Ghi chú : Đối với các vật liệu PV, các mẫu thử nghiệm mô-đun nhỏ nhiều lớp, và các vật liệu thành phần BOS, hầu hết các thử nghiệm độ bền mặt trời và thời tiết trong phòng thí nghiệm được thực hiện trong Ci-Weather Weather-Ometers. Các thử nghiệm cho vật liệu nhỏ hơn như tấm nền polymer và vật liệu đóng gói có thể được tiến hành trong các dụng cụ Xenotest.

Ngoài ra, đáng chú ý là buồng thử nghiệm bức xạ mặt trời của chúng tôi có khả năng cung cấp thử nghiệm môi trường theo chu kỳ thực tế trong các điều kiện khí hậu khác nhau với các mô-đun hoạt động dưới tải năng lượng mặt trời. Hệ thống các thiết bị cung cấp khả năng mô phỏng năng lượng mặt trời tiêu chuẩn và tùy chỉnh, cũng có thể được tích hợp vào các buồng môi trường. Có thể tùy chỉnh các chương trình để đáp ứng các nhu cầu và mục tiêu cụ thể của khách hàng.

5. Trình độ, kinh nghiệm:

PTN có đội ngũ chuyên gia trình độ cao, nhiều năm kinh nghiệm cùng với trang thiết bị hiện đại, đồng bộ là một địa chỉ đáng tin cậy, nơi cung cấp dịch vụ thử nghiệm tự nhiên và thử nghiệm gia tốc (thử nghiệm lão hóa, già hóa cấp tốc) cho các nhu cầu của khách hàng.

Chúng tôi luôn lắng nghe, tư vấn, cung cấp lựa chọn tối ưu cho khách hàng. Các dịch vụ thử nghiệm các mô đun PV, các loại vật liệu,  … mà PTN của chúng tôi có thể cung cấp bao gồm:

- Thử nghiệm tự nhiên tại các trạm thử nghiệm của Trung tâm Nhiệt đới Việt-Nga.

- Thử nghiệm gia tốc: thử nghiệm bức xạ, thử nghiệm khả năng kháng sương muối, thử nghiệm khả năng kháng ẩm, thử nghiệm khả năng chịu sốc nhiệt, thử nghiệm khả năng chống nước, thử nghiệm khả năng chống bụi, chịu rung sốc, thử nghiệm IP đánh giá độ kín của vỏ thiết bị…

6. Các tiêu chuẩn thử nghiệm được áp dụng:

• IEC 60904 Photovoltaic Devices: Part 1: Measurement of Photovoltaic Current-Voltage Characteristics. Part 3: Measurement Principles for Terrestrial Photovoltaic (PV) Solar Devices with Reference Spectral Irradiance Data. Part 10: Methods of Linearity Measurement
• IEC 61730-2 (2004) Sections 10.1, 10.4, 10.6, 10.7, & 10.9 Photovoltaic (PV) Module Safety Qualification. Part 1: Requirements for Construction. Part 2: Requirements for Testing.
• IEC 61853-1 Photovoltaic (PV) Modules Performance Testing And Energy Rating. Part 1: Irradiance and Temperature Performance Measurements.
• UL 1703 (2008) Sections: 18, 19, 20, 21, 25, 26, 33, 34, 35, 36, & 39 Flat Plate Photovoltaic Modules and Panels UL 8703 Sections 5, 6, 7, 8, & 9 Concentrator Photovoltaic Modules and Assemblies