IEC61215標(biāo)準(zhǔn)中紫外老化試驗(yàn)解讀

　　目前，IEC61215共發(fā)行了兩個(gè)版本，一版是IEC61215:1993，二版是IEC61215:2005。而國(guó)標(biāo)GB/T9535:1998《地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型》就是等效采用一版IEC61215:1993。結(jié)合第2部分幾個(gè)方面的描述，我們從光譜、輻照度、溫度和濕度等方面來分析IEC61215:2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紫外老化試驗(yàn)測(cè)試條件的要求。紫外老化試驗(yàn)機(jī)是該試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（香港）有限公司可提供。

　　光譜的定義：

　　標(biāo)準(zhǔn)中10.10.2節(jié)d)部分的描述為“紫外輻射光源，在組件試驗(yàn)平面上其輻照度均勻性為±15%，無可探測(cè)的小于280nm波長(zhǎng)的輻射，能產(chǎn)生根據(jù)10.10.3規(guī)定的感興趣光譜范圍內(nèi)需要的輻照度"。下面的圖1和圖2分別是UVA-340燈管和UVB-313燈管的光譜圖，從圖中可以看出，UVA-340燈管發(fā)出的光譜*符合標(biāo)準(zhǔn)中10.10.2節(jié)d)部分，而UVB-313燈管發(fā)出的光譜只有少量譜線的波長(zhǎng)小于280nm，幾乎符合標(biāo)準(zhǔn)中10.10.2節(jié)d)部分。

　　輻照度設(shè)定：

　　標(biāo)準(zhǔn)中10.10.3節(jié)a)部分的描述為“使用校準(zhǔn)的輻射儀測(cè)量組件試驗(yàn)平面上的輻照度，確保波長(zhǎng)在280nm到385nm的輻照度不超過250W/m2(約等于5倍自然光水平)，且在整個(gè)測(cè)量平面上的輻照度均勻性到達(dá)±15%"，同時(shí)10.10.3節(jié)c)部分的描述為“使組件經(jīng)受波長(zhǎng)在280nm到385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2，其中波長(zhǎng)為280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2，在試驗(yàn)過程中維持組件的溫度在前面規(guī)定的范圍"。

　　以下我們分別對(duì)UVA-340燈管和UVB-313燈管的輻照度進(jìn)行設(shè)定，并計(jì)算在設(shè)定輻照度下，運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中10.10.3節(jié)c)部分對(duì)輻照能的要求。

　　1.單獨(dú)使用UVA燈管

　　當(dāng)在340nm設(shè)定輻照度0.68W/m2時(shí)，相當(dāng)于在280-385nm波段的輻照度為35.2W/m2（小于250W/m2，符合標(biāo)準(zhǔn)10.10.3節(jié)a)部分的要求），而在280-320nm波段的輻照度為3.1W/m2。我們假設(shè)UVA燈管運(yùn)行X小時(shí)，組件經(jīng)受波長(zhǎng)在280nm到385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2，而燈管運(yùn)行Y小時(shí)，波長(zhǎng)為280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2。具體計(jì)算如下：

　　35.2W/m2x“X"hours=15000Wh/m2X=426小時(shí)

　　3.1W/m2x“Y"hours=5000Wh/m2Y=1613小時(shí)

　　由以上計(jì)算可知，當(dāng)在340nm設(shè)定輻照度0.68W/m2時(shí)，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)從280nm到320nm上的輻照度較小，所以需要1613小時(shí)，紫外輻射才能達(dá)到5kWh/m2。也就是說，使用UVA燈管時(shí)，運(yùn)行1613小時(shí)才達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中10.10.3節(jié)c)部分對(duì)輻照能的要求，比較費(fèi)時(shí)。

　　2.單獨(dú)使用UVB燈管

　　當(dāng)在310nm設(shè)定輻照度0.68W/m2時(shí)，相當(dāng)于在280-385nm波段的輻照度為31.3W/m2（小于250W/m2，符合標(biāo)準(zhǔn)10.10.3節(jié)a)部分的要求），而在280-320nm波段的輻照度為18.8W/m2。我們假設(shè)UVB燈管運(yùn)行X小時(shí)，組件經(jīng)受波長(zhǎng)在280nm到385nm范圍的紫外輻射為15kWh/m2，而燈管運(yùn)行Y小時(shí)，波長(zhǎng)為280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2。具體計(jì)算如下：

　　31.3W/m2x“X"hours=15000Wh/m2X=479小時(shí)

　　18.8W/m2x“Y"hours=5000Wh/m2Y=266小時(shí)

　　由以上計(jì)算可知，當(dāng)在310nm設(shè)定輻照度0.68W/m2時(shí)，只需266小時(shí)組件經(jīng)受波長(zhǎng)在280nm到320nm的紫外輻射為5kWh/m2。而在280nm到385nm波段，需要479小時(shí)，組件經(jīng)受的紫外輻射為15kWh/m2。也就是說，使用UVB燈管時(shí)，運(yùn)行479小時(shí)可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中10.10.3節(jié)c)部分對(duì)輻照能的要求，比UVA燈管快很多。

　　3.共同使用UVA和UVB燈管

　　盡管使用UVB燈管可以縮短試驗(yàn)時(shí)間，但是如同本文3.1節(jié)中所述，UVB燈管發(fā)出的光譜還有極少一部分的波長(zhǎng)小于280nm，也就說不*符合IEC61215:2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紫外光譜的要求。但是如果單獨(dú)使用UVA燈管，則測(cè)試時(shí)間過長(zhǎng)。所以可以將兩種燈管結(jié)合起來使用。如先使用UVB燈管，假設(shè)運(yùn)行時(shí)間為X小時(shí)，再使用UVA燈管，假設(shè)運(yùn)行時(shí)間為Y小時(shí)，具體計(jì)算如下：

　　18.8W/m2x“X"hours+3.1W/m2x“Y"hours=5000Wh/m2

　　31.3W/m2x“X"hours+35.2W/m2x“Y"hours=15000Wh/m2

　　以上兩式，計(jì)算所得：X=229小時(shí)，Y=222小時(shí)，即先運(yùn)行UVB燈管229小時(shí)，再運(yùn)行UVA燈管222小時(shí)，即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中10.10.3節(jié)c)部分對(duì)輻照能的要求。兩種燈管一共運(yùn)行451小時(shí)，比單獨(dú)使用UVB燈管還快。一般情況下，我們推薦使用這種方法。

　　溫度控制：

　　標(biāo)準(zhǔn)中10.10.2節(jié)a)部分的描述為“在經(jīng)受紫外輻照時(shí)能控制組件溫度的設(shè)備，組件的溫度范圍必須在60℃±5℃"。而這一溫度要求*在QUV的溫度范圍之內(nèi)，試驗(yàn)時(shí)只要設(shè)定黑板溫度為60℃±5℃即可。

　　濕度控制：

　　標(biāo)準(zhǔn)中沒有對(duì)濕度加以要求，所以試驗(yàn)時(shí)無需設(shè)置冷凝或水噴淋循環(huán)。

　　IEC 61215:2005標(biāo)準(zhǔn)在太陽能行業(yè)應(yīng)用很廣泛。在使用QUV紫外光加速老化試驗(yàn)機(jī)執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可先運(yùn)行UVB燈管229小時(shí)，輻照度設(shè)定 0.68W/m2，再運(yùn)行UVA燈管222小時(shí)，輻照度也是設(shè)定0.68W/m2。整個(gè)試驗(yàn)過程中黑板溫度設(shè)定60℃±5℃。雖然在標(biāo)準(zhǔn)中，目前沒有對(duì)濕度加以要求，但是現(xiàn)在很多紫外標(biāo)準(zhǔn)都包含紫外光照和冷凝或水噴淋循環(huán)。