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关于光伏薄膜组件双85湿热试验等效加速的讨论

星空无极

2016/03/30

私聊

检测服务

安科瑞电气测试中心

钱惠龙18860995178 江苏江阴 214405

摘要：
本文主要介绍什么是双85试验，双85试验的重要性和优缺点，并通过引入加速试验及加速因子，探讨双85试验的等效加速。
关键词：双85试验、加速试验、加速因子法则

0引言
在产品咨询会上，客户经常会提到以下问题，“贵司的产品使用寿命是多少？”，“贵司有要求取10pcs产品，执行85/85要求，1000hrs，是否合理？”等问题，那么我们该如何回答？

1 双85试验的重要性
双85高温高湿试验是光伏行业，及太阳能行业的必备测试项目，用于测试光伏组件，包括单晶硅组件，地面用晶体硅光伏组件，地面用薄膜光伏组件等一系列的光伏组件，在高温85℃、高湿85%RH环境下的运行，并可以再现环境所产生的破坏。
光伏组件(太阳能电池板)的设计使用年限大约是20～30年，而可靠性中的热性能试验是模拟地面用光伏组件的设计验证,让组件能够在一般气候下长期操作20年以上，规范要求组件需进行:Thermal cycle test热循环测试(-40℃～+85℃ 50～200次，最长1200h)、Humidity-freeze test湿冷冻测试(85℃、 85%RH～-40℃ 10次，约240h )、Damp Heat湿热测试 (85℃、 85%RH，1000h)，以确认组件能够承受高温高湿之后随之的负温度影响,以及对于温度重复变化时引起的疲劳和热失效，另外确定光伏组件曝露在高湿度下而产生的热应力及能够抵抗湿气长期渗透之能力。

2 双85试验的优势和劣势
双85试验主要用于模拟户外环境长期使用后的效果，模拟户外环境的加速老化测试，满足IEC 6164 《地面用薄膜光伏组件的设计鉴定和定型》和IEC 61215《晶体光伏组件的设计鉴定和定型》的标准要求。这是双85试验的优势也是劣势。
双85试验的主要目的在于评估产品在既定环境下的使用寿命，耗时太久，且投入大量的金钱，而产品可靠度信息又不能实时获得并加以改善，导致失去许多商机和竞争力，因此如何在实验室中以加速试验的方法，在可接受的试验时间内评估产品的使用寿命，便成为整体可靠度试验工作中相当重要的一环，也是可靠性试验中最具挑战性的课题。

3 加速试验的探讨
GB/T 2423.50-2012试验Cy：恒定湿热，讲到了元件的加速试验，当考虑将该试验用于其他产品时，重要的是确认失效模式，针对每个失效模式选择适当的劣化过程和试验严酷等级。我们可以理解为：加速试验就是在保持失效机理不变的条件下，通过加大试验应力来缩短试验周期的一种试验方法。
加速试验的优点是：1、较短时间内用较少样品估计高可靠性产品的可靠性水平；2、短时间内提供测试结果，检验产品设计，工艺等改进的效果，同时可以比较不同工艺和产品结构的利弊；3、短时间内暴露产品的失效形式，分析失效结果，了解失效的机理，反馈到设计制造部门加以纠正，同时可以合理制定筛选条件和测试规范。缺点是：需根据实际情况确认加速模型，而环境越复杂，加速试验的准确度越差。
表1是几种常用的加速试验方法：

表1

序号	加速法则	公式
1	10℃法则	AF1=2ˆ(（T2-T1）/10)
2	Arrhenius法则	AF1=exp（（Ea/k）*（1/T1-1/T2））
3	Hallberg-Peck 法则	AF2=（R1/R2)ˆn
备注：1、AF1是温度加速因子；Ea是活化能（此为经验值，一般在0.3-1.2ev） 2、AF2是湿度加速因子；n是湿度的加速率常数（2-3） 3、k是Boltzmann常数=8.617×10ˆ-5 ev/°k 4、T1是环境温度，T2是实验温度,R1是环境湿度，R2是实验湿度

以安科瑞公司自建的100kWh的光伏电站为例，在评估电站所用的光伏组件的寿命时，采用10℃法则进行双85试验。标准要求：实验环境85℃/85%，试验时间1000h，按加速法则：加速环境95℃/95%，通过10℃法则可计算温度加速因子AF1=2,通过Hallberg-Peck法则（n=2）得湿度加速因子AF2=1.25，总加速因子AF=2.5，加速时间400h，试验时间缩短600小时。各取5片光伏组件按照2种不同的方法进行试验比对，数据见表2：

表2

5pcs样品加速对比
试验要求	23℃/60℃	85℃/85% 1000h后（1#-5#）	95℃/95% 400h后 6#-10#
试验结果	绝缘电阻测试（＞400MΩ合格）	绝缘电阻测试	绝缘电阻测试
	1# 800MΩ	1# 550	6# 300MΩ
	2# 900MΩ	2# 350	7# 350MΩ
	3# 850MΩ	3# 500	8# 450MΩ
	4# 900MΩ	4# 500	9# 300MΩ
	5# 950MΩ	5# 500	10# 500MΩ
	6# 850MΩ	2#绝缘电阻偏小	6#，7#，9#绝缘电阻偏小，
	7# 900MΩ
	8# 900MΩ
	9# 900MΩ
	10# 950MΩ

通过试验结果数据可判定加速试验是等效的：样品产生了相同的失效模式。

4 安科瑞试验中心概况

安科瑞电气测试中心已通过CNAS中国合格评定国家认可委员会的检测实验室认可（证书编号：L7743），实验室能力项目有：

	测试项目	测试项目
电磁兼容	电气性能测试	绝缘强度
	射频电磁场辐射抗扰度试验	传导发射试验
	浪涌(冲击)抗扰度试验	防雷测试
	静电放电抗扰度	电快速瞬变脉冲群抗扰度
环境试验	高/低温试验	恒定湿热试验
	交变湿热试验	盐雾试验
	振动	冲击
材料试验	灼热丝	针焰
材料试验	漏电起痕	RoHS符合性筛选
可靠性试验	高加速寿命试验HALT	高加速应力筛选试验HASS
IP防护	水试验	沙尘试验

实验室设置“气候环境试验室”，配备有调温调湿箱3台、大型步入式恒温恒湿箱1套，以及相应辅助测试装置等，试验能力范围：-50℃～+200℃，0%～100%R.H.能够满足各严酷等级的气候环境试验要求。该中心致力于为广大客户提供摸底测试业务，收费标准约为其他检测机构的50%，为广大客户提供摸底测试业务，且为广大客户提供现场整改、技术支持等服务，通过摸底性测试，可以有效的发现异常，提前改进，提升产品委托检测的通过率，减少企业费用。

5 结束语
在企业内部试验过程中，通过了此类等效的加速试验，对产品进行摸底试验，将原来1000h的试验时间缩短了整整600h，在足够短的时间内发现问题，掌握产品的可靠度信息，节省的时间又为解决问题提供了缓冲。

参考文献
1、GB/T 2423.50-2012 《环境试验第2部分：试验方法试验Cy：恒定湿热主要用于元件的加速试验》
2、IEC 61215 《地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型》
3、IEC 61646 《地面用薄膜光伏组件—设计鉴定和定型》
作者简介：
钱惠龙男就职于江苏安科瑞电器制造有限公司安科瑞电气测试中心，致力于于气候环境试验、机械环境试验、材料的阻燃耐热试验等试验研究。
手机:18860995178 QQ:2881068604 公司网址：test.jyacrel.cn