ГОСТ Р 57902-2017
(IEC/TS 62804-1:2015)

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОДУЛИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

Испытания на деградацию, вызванную высоким напряжением

Часть 1

Фотоэлектрические модули на основе кристаллического кремния

Photovoltaic modules. Potential induced degradation tests. Part 1. Crystalline silicon photovoltaic modules

ОКС 27.160

Дата введения 2018-07-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "ВИЭСХ-ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ" (ООО "ВИЭСХ-ВИЭ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного документа, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 016 "Электроэнергетика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 ноября 2017 г. N 1645-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному документу IEC/TS 62804-1:2015* "Модули фотоэлектрические. Методы испытания на деградацию, вызванную электрическим потенциалом. Часть 1. Фотоэлектрические модули на основе кристаллического кремния" (IEC/TS 62804-1:2015 "Photovoltaic (PV) modules - Test methods for the detection of potential induced degradation - Part 1: Crystalline silicon", MOD) путем изменения отдельных фраз, слов, ссылок, которые выделены в тексте курсивом**.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе "Предисловие" и приложении ДА приводятся обычным шрифтом, отмеченные в этих разделах знаком "**" и остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечания изготовителя базы данных.

Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации и особенностей объекта стандартизации, характерных для Российской Федерации.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного документа для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном документе, приведено в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на наземные фотоэлектрические модули на основе кристаллического кремния. Стандарт устанавливает методы испытаний на стойкость к кратковременному воздействию высокого напряжения, приводящему к деградации фотоэлектрических модулей в процессе эксплуатации.

Стандарт распространяется на фотоэлектрические модули, которые содержат:

- фотоэлектрические элементы из кристаллического кремния с пассивирующим/просветляющим диэлектрическим покрытием, механизмы деградации которых могут быть обусловлены подвижностью ионов, влияющих на электрическое поле вблизи поверхности фотоэлектрических элементов или электрически взаимодействующих с ними;

- стеклянное покрытие на рабочей поверхности.

Настоящий стандарт не распространяется на фотоэлектрические модули с концентраторами солнечного излучения, а также модули, выполненные из тандемных фотоэлектрических элементов.

Примечание - Настоящий стандарт может быть применен к фотоэлектрическим модулям, состоящим из многопереходных (многослойных и матричных) фотоэлектрических элементов на основе кристаллического кремния, если механизмы и процессы их деградации в условиях испытаний, установленных в разделе 7, аналогичны механизмам и процессам деградации указанных фотоэлектрических модулей из элементов с одним p-n переходом. В этом случае при начальных и завершающих испытаниях должны учитываться особенности измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) таких модулей*.

________________

* См. [1].

В условиях эксплуатации периодически возникают ситуации, когда на один фотоэлектрический модуль поступает все напряжение постоянного тока фотоэлектрической системы, предельное значение которого определяется при создании системы исходя из характеристик фотоэлектрических модулей или установленного значения, и может быть равно максимально допустимому напряжению модуля. Относительно кратковременные воздействия такого высокого напряжения на фотоэлектрические модули в процессе эксплуатации вызывают различные механизмы в деталях конструкции модуля, приводящие к возникновению разницы потенциалов между цепями фотоэлектрических элементов и заземленными поверхностями модуля и, как следствие, к деградации. В фотоэлектрических модулях на основе кристаллического кремния указанная деградация, прежде всего, связана с ионным переносом в герметиках и покрытиях рабочей и тыльной поверхностей; разогревом носителей заряда в фотоэлектрических элементах; перераспределением зарядов, которое ухудшает характеристики слоев и поверхности фотоэлектрических элементов; разрушением клеевых соединений; коррозией компонентов. В некоторых конструкциях под действием высокого напряжения происходит разрушение p-n переходов и изменение характеристик пробоя. Деградация усугубляется высокой температурой и влажностью, а также при загрязнении модулей проводящими, кислотными, щелочными или ионно-содержащими веществами, вызывающими повышение поверхностной проводимости.

Стандарт устанавливает два метода воздействия высоким напряжением, отличающиеся тем, как создают разницу потенциалов между цепями фотоэлектрических элементов и поверхностями модуля, а также климатической нагрузкой (температура и влажность). Результаты испытаний соответствуют уровням климатической нагрузки и полярности заземления, примененным в соответствующем испытании. Испытания по двум методам не обязательно дают одинаковые результаты.

Испытания проводят без освещения испытуемых образцов, которое также может влиять на скорость деградации. Проведение испытаний при освещении более точно моделирует условия эксплуатации, однако на момент выхода настоящего стандарта отсутствуют достаточные данные для определения испытательных нагрузок и режима их воздействия.

Настоящий стандарт предназначен для оценки стойкости модулей к деградации, вызванной воздействием на них высокого напряжения, вне зависимости от уровня фактических нагрузок при их эксплуатации в различных климатических условиях и в различных фотоэлектрических системах.

Настоящий стандарт не предназначен для определения точного гарантированного значения уровня деградации фотоэлектрических модулей, поскольку, во-первых, ни один из методов не включает в себя все факторы окружающей среды, которые могут повлиять на деградацию модулей в реальных условиях эксплуатации; во-вторых, в разных фотоэлектрических системах и при разных условиях эксплуатации условия деградации, связанной с воздействием на фотоэлектрические модули высокого напряжения, будут различны. При приведении данных об уровне деградации на основании настоящего стандарта следует ставить ссылку на настоящий стандарт и метод испытаний (A или B).

Испытания настоящего стандарта не предназначены для выявления и оценки деградации в результате явлений, связанных с воздействием высокого напряжения, которые могут проявиться за относительно длительный срок. Например, разрушение герметизации, которое приводит к проникновению влаги внутрь модуля и последующей коррозии.

Проведение повторных испытаний фотоэлектрических модулей одного и того же типа в соответствии с настоящим стандартом может быть использовано не только для выявления деградации модуля в результате воздействия высокого напряжения, но и для оценки влияния на такую деградацию изменчивости применяемых материалов и условий изготовления.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
     
     ГОСТ ИСО/МЭК 17025 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий
     
     ГОСТ Р 56978-2016 (IEC/TS 62548:2013) Батареи фотоэлектрические. Технические условия
     
     ГОСТ Р 56980-2016 (МЭК 61215:2005) Модули фотоэлектрические из кристаллического кремния наземные. Методы испытаний
     
     ГОСТ Р МЭК 60068-2-78 Испытания на воздействия внешних факторов. Часть 2-78. Испытания. Испытание Cab: Влажное тепло, постоянный режим
     
     ГОСТ Р МЭК 61730-2-2013 Модули фотоэлектрические. Оценка безопасности. Часть 2. Методы испытаний
     
     ГОСТ Р МЭК 61853-1 Модули фотоэлектрические. Определение рабочих характеристик и энергетическая оценка. Часть 1. Измерение рабочих характеристик в зависимости от температуры и энергетической освещенности. Номинальная мощность

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Выбор образцов

Для испытаний по каждому методу, установленному в разделе 7, случайным образом выбирают пять образцов (по два для положительной и отрицательной полярности заземления испытуемых фотоэлектрических модулей и один контрольный).

Если предполагается проводить испытания при разных вариантах условий испытаний по температуре (см. 7.2.1 и 7.3.1), то выбирают по пять образов для каждого значения температуры.

В тех случаях, когда высока изменчивость параметров или допусков параметров фотоэлектрических элементов, модулей или материалов, из которых изготовлены фотоэлектрические модули, для повышения достоверности результатов испытаний рекомендуется выбирать для каждого испытания по разделу 7 более чем по два образца для каждой полярности заземления.

Результаты испытаний относятся только к конструкции фотоэлектрических модулей с теми компонентами, которые были установлены на испытанных образцах. Если изготовитель фотоэлектрического модуля предполагает использовать один и тот же компонент разных поставщиков, различные конструктивные элементы модуля, различные фотоэлектрические элементы, различные технологические параметры или допуски, то должны быть испытаны четыре образца (плюс один контрольный) каждого из таких вариантов.

Изменения коммутационных коробок, проводников или соединителей не требуют проведения испытаний с образцами каждого варианта.

Если в технической документации или маркировке образцов указано, что испытуемые фотоэлектрические модули могут быть подсоединены к земле только со стороны одной полярности, то количество образцов для испытаний (не считая контрольного) можно уменьшить вдвое.

Если не предполагается проводить испытания изоляции на влагостойкость, допускается выбрать один контрольный образец для всех вариантов испытаний.

Испытуемые образцы должны быть изготовлены в соответствии с чертежами и технологическими картами изготовителя из указанных в сопроводительных документах материалов и компонентов, включая фотоэлектрические элементы, герметизацию, подложку, стекло и раму, по утвержденной технологии (оборудование, материалы и условия производства). Испытуемые образцы должны пройти установленные процедуры заводской проверки, контроля качества и приемочных испытаний.

Испытуемые образцы должны быть полностью укомплектованы и сопровождаться технической документацией, в том числе руководством по эксплуатации, инструкциями по окончательной сборке, монтажу и подключению.

Маркировка и техническая документация испытуемых образцов должны содержать сведения, указанные в ГОСТ Р 56980-2016, раздел 4*, в том числе, значение максимально допустимого напряжения постоянного тока фотоэлектрической системы, в которую может быть установлен фотоэлектрический модуль.

________________

* См. также [2], раздел 5.

Не допускается подвергать испытуемые образцы какой-либо иной специальной обработке, отличной от стандартного процесса изготовления.

Если испытуемые образцы снабжены или предназначены для применения со специальными средствами заземления или если они снабжены или предназначены для установки со специальными средствами монтажа, которые влияют на качество заземления, эти средства должны быть поставлены вместе с испытуемыми образцами.

При испытаниях безрамных фотоэлектрических модулей монтажные кронштейны модулей должны рассматриваться как составная часть испытуемых образцов, если они поставляются вместе с испытуемыми образцами или если в руководстве по монтажу испытуемых образцов указаны конкретная модель или материал и размеры монтажных кронштейнов.

Если фотоэлектрические модули, подлежащие испытаниям, являются новыми разработками и еще не поставлены на производство, или изготовлены для индивидуального проекта, это должно быть отмечено в протоколе испытаний.

     4 Порядок проведения испытаний

Последовательность проведения испытаний показана на рисунке 1. Выполнение отдельных этапов испытаний описано в разделах 5-9.

Стандарт устанавливает два метода воздействия высоким напряжением.

В методе A рабочая и тыльная поверхности через влажный воздух климатической камеры соединены с землей, а между торцевыми (заземляемыми) поверхностями и соединенными выводами фотоэлектрического модуля создается разница потенциалов, равная максимально допустимому напряжению постоянного тока фотоэлектрической системы, в которую может быть установлен испытуемый модуль. В середине рабочей поверхности разность потенциалов между цепями фотоэлектрических элементов и цепями заземления модуля меньше, в результате чего эффекты, вызывающие деградацию, усиливаются ближе к краям модуля. При испытании по этому методу оценивают деградацию, связанную, прежде всего, с:

- ионным переносом в герметизирующей оболочке;

- возникновением электрической проводимости в неровностях и порах покрытий рабочей и тыльной поверхностей фотоэлектрического модуля из-за скопления влаги;

- распределением потенциала земли по стеклянному покрытию рабочей поверхности фотоэлектрического модуля. Как правило, такой потенциал распределяется по стеклянному покрытию неравномерно.

В методе B разницу потенциалов, равную максимально допустимому напряжению постоянного тока фотоэлектрической системы, в которую может быть установлен испытуемый модуль, создают между всеми поверхностями испытуемого фотоэлектрического модуля и его соединенными выводами, а на стеклянном покрытии рабочей поверхности создают эквипотенциальную поверхность.

При испытании по этому методу оценивают стойкость фотоэлектрических элементов и, частично, влияние на деградацию параметров герметизирующих компонентов, таких как сопротивления стекла и сопротивление герметика. Метод не учитывает то, что конструкция фотоэлектрического модуля может включать компоненты, уменьшающие деградацию за счет сокращения путей токов утечки на землю. Например, при этом методе испытаний снижается защитный эффект деталей конструкции, которые уменьшают контакт модуля с металлическими поверхностями (задние монтажные рейки, краевые зажимы, изолирующие рамы и т.п.).

Примечание - Если испытывают фотоэлектрические модули с несколькими рабочими поверхностями, указанные особенности и требования методов относятся ко всем рабочим поверхностям.

Испытания по обоим методам проводят в стационарном режиме по методу A - при повышенной относительной влажности (85%) и повышенной температуре, по методу B - при нормальной относительной влажности (менее 60%) и нормальной или повышенной температуре.

Максимально допустимое напряжение постоянного тока фотоэлектрической системы, в которую может быть установлен фотоэлектрический модуль, является максимальным напряжением, которое может возникнуть на фотоэлектрическом модуле при нормальном режиме работы.