UL1703平板型太阳能组件安全认证标准.pdf

UL1703 平板型太阳能组件安全认证标准 Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels说明 UL1703 是 UL 于 1986 年发展制定针对平板型太阳能电池面板与太阳能电池模块的安全标准， 多数太阳能电池是处于日晒雨淋酷暑寒冬的使用环境， 因此其可靠度与安全性不容忽视， 有别于一般大家所知道的 IEC61215 规范标准 IEC61215 是针对太阳能电池模块的电与热性能进行测试，而 UL1703 则是以更严格的角度强调涵盖太阳能电池的性能测试、安全测试和长期可靠度测试三大验证区块， 要求产品必须通过如防火测试及老化测试等试验， 以确认这些材料能长期承受户外恶劣的使用环境，降低灾害发生的机率，所以美规标准 UL1703 相较于欧规标准 IEC61215有更为严苛的安全性要求，另外针对在太阳能电池系统外围设备方面， UL 则订定了 UL873 和UL1741 的标准来规范系统设备、电源和整流器等相关设备。UL1703 共 23 項 UL1703-19 Temperature test高温测试 UL1703-20 Voltage and current measurements test电压电流量测试 UL1703-21 Leakage current test泄漏电流测试 UL1703-22 Strain relief test 线扣拉力测试 UL1703-23 Push test推挤测试 UL1703-24 Cut test切割测试 UL1703-25 Bonding path resistance test接合路径电阻测试 UL1703-26 Dielectric voltage-withstand test耐电压测试 UL1703-27 Wet insulation-resistance test绝缘电阻测试 UL1703-28 Reverse current overload test反向电流超载试验 UL1703-29 Terminal torque test端子扭矩测试 UL1703-30 Impact test冲击测试 UL1703-31 Fire test防火测试 UL1703-33 Water spray test洒水测试 UL1703-34 Accelerated aging test加速老化测试 UL1703-35 Temperature cycling test温度循环测试 UL1703-36 Humidity test 湿冷冻测试 UL1703-37 Corrosive atmosphere test气体腐蚀测试 UL1703-38 Metallic coating thickness test金属涂层厚度试验 UL1703-39 Hot-spot endurance test热斑耐久试验 UL1703-40 Arcing test电弧试验 UL1703-41 Mechanical loading test机械载荷试验 UL1703-42 Wiring Compartment Securement Test布线稳定性测试 UL1703 测试项目分类说明 依据每一个测试项目的目的类型 环境测试、电性量测、机械测试、安全测试、照射测试、诊断量测 加以分类环境测试 UL1703-19 高温测试、 UL1703-34 加速老化测试、 UL1703-35 温度循环测试、 UL1703-36湿冷冻测试、 UL1703-37 气体腐蚀测试电性量测 UL1703-27 湿绝缘电阻测试、 UL1703-20 电压电流量测测试、 UL1703-21 泄漏电流测试、UL1703-25 接合路径电阻测试机械测试 UL1703-22 线扣拉力测试、 UL1703-23 推挤测试、 UL1703-24 切割测试、 UL1703-29 端子扭矩测试、 UL1703-30 冲击测试、UL1703-41 机械载荷试验、 UL1703-42 布线稳定性测试安全测试 UL1703-26 耐电压测试、 UL1703-28 反向电流超载试验、 UL1703-31 防火测试、 UL1703-33洒水测试、 UL1703-40 电弧试验照射测试 UL1703-39 热斑耐久试验诊断量测 UL1703-38 金属涂层厚度试验IEC61215UL1703 太阳能电池可靠度试验项目比较表说明 比较 IEC61215 与 UL1703 在太阳能电池可靠度试验中其试验项目的差异性试验方式 /适用规范 IEC61215 UL1703电气特能测试 Electrical performance test ● ●热循环测试 Thermal cycle test ● ●湿冷冻循环测试 Humidity freeze cycle test ● ●机械负荷测试 Mechanical load test ● ●热班耐受测试 Hot-spot endurance test ● ●目视检查 Visual inspection procedure ●电气绝缘测试 Electrical isolation test [dry hi-po] ●旁路二极管热测试 Bypass diode thermal test ●湿漏电流测试 Wet leakage current test ●冰雹冲击测试 Hail impact test ●湿热测试 Damp heat test ●連接端稳定测试 Robustness of terminations test ●户外曝晒测试 Outdoor exposure test ●紫外线前处理测试 UV Preconditioning Test ●温度系数量测 Measurement of temperature coefficients ●标称工作 [NOCT] 温度的量测 Measurement of nominal operating cell temperature●在低照射光下的性能 Performance at low irradiance ●标称工作温度 [NOCT] 下性能 Performance at NOCT ●最大功率测定 Maximum power determination ●接合路径电阻测试 Bonding path resistance test ●湿隔離电阻测试 Wet insulation resistance test ●耐电压测试 Dielectric voltage-withstand test ●电弧试验 Arcing test ●泄漏电流测试 Leakage current test ●泼水测试 Water spray test ●高温测试 Temperature test ●加速老化测试 Accelerated aging test ●线扣拉力测试 Strain relief test ●反向电流超载试验 Reverse current overload test ●端子扭矩测试 Terminal torque test ●推挤测试 Push test ●切割测试 Cut test ●冲击测试 Impact test ●防火测试 Fire test ●气体腐蚀测试 Corrosive atmosphere test ●金属涂层厚度试验 Metallic coating thickness test ●布线稳定性测试 Wiring Compartment Securement Test ●试验总数 共 19 项 共 23 项● 表示该类型太阳能电池有进行此试验方式UL1703 太阳能电池可靠度试验测试流程 UL1703 平板型太阳能电池可靠度试验规范目的说明说明 UL1703 的太阳能电池的测试项目共有 23 项测试， 将其试验条件的测试目的加以说明整理介绍。UL 1703-19 Temperature test高温测试 目的 当装备在电源开路中应用的太阳能电池达到热平衡， 反向电压及短路电流造成局部区域的加热在任何部位都不能所规定的温度。试验设备 太阳能电池温度回圏与湿冷冻测试专用恒温恒湿机UL 1703-20 Voltage and current measurements test电压电流量测测试 目的在标准试验条件 STC或标准操作温度 NOCT下量测短路电流 Isc、额定电流 Ir、最大功率 Pmax和开路电压 Voc是否在额定值内的 10内。UL 1703-21 Leakage current test泄漏电流测试 目的试验太阳能电池在最大系统电压大于 30V 时，其泄漏电流不可大于规定范围UL 1703-22 Strain relief test 线扣拉力测试 目的 针对用于外部的导线及电缆， 或产品两个末端之间的导线与电缆， 进行任何方向的拉力试验，并判定其试验结果不可对太阳能电池的导线、电缆或连接方式造成伤害。UL 1703-23 Push test推挤测试 目的针对太阳能电池的任意端点进行压力试验，试验过程不可产生火灾、电击、或者伤害到他人的危险。UL 1703-24 Cut test切割测试 目的太阳能电池测试是否可承受锋利的物体在其上面滑过，而且不会造成相关伤害。UL 1703-25 Bonding path resistance test接合路径电阻测试 目的量测接地线端、导线或任何导电部分的导通电阻 低电阻 UL 1703-26 Dielectric voltage-withstand test 耐电压测试 目的在绝缘表面或两个导电部分的间距端施加直流高压，观看外观是否会电弧或发生火花UL 1703-27 Wet insulation-resistance test湿绝缘电阻测试 目的量测太阳能电池的表面绝缘电阻值，其值不可低于规定范围试验设备 高阻计UL 1703-28 Reverse current overload test反向电流超载试验 目的 太阳能电池施加大于电池板组件保险丝额定电流的长时间反向电流， 并检查是否出现火焰或碳化现象。UL 1703-29 Terminal torque test端子扭矩测试 目的 测试太阳能电池固定接线端的螺丝钉或者螺母是否可承受一定周期的拧紧和松弛试验， 并且确认试验中不能够出现接线端承重部位损害，或电路接触到金属而造成电流短路。UL 1703-30 Impact test冲击测试 目的 针对所指定的太阳能电池的聚合物材料与上表层材料进行相关重力冲击试验， 检查试验后的破损，试验温度条件 25℃、 -35℃。试验设备 太阳能电池温度回圏与湿冷冻测试专用恒温恒湿机 、钢球重力冲击机UL 1703-31 Fire test防火测试 目的 当太阳能电池板用于装配在屋顶之上时， 用于安装在屋顶上面或是作为建筑物屋顶结构的一部分时，应该按照屋顶覆盖材料耐火性试验 -UL790 进行火焰蔓延试验，并检查是否有物质从测试面板上掉落。UL 1703-33 Water spray test洒水测试 目的 太阳能电池进行洒水试验， 试验非绝缘活动部分上不能导致有水， 或是有水集中在有活动部分的间隔处，试验后需再进行绝缘体耐电压实验及泄漏电流试验。UL 1703-34 Accelerated aging test加速老化测试 目的针对垫圈、密封圈 等材料 不包含软木塞、纤维材料和相似的材料 进行加速老化测试，经过加速老化试验后不能变形、熔化或是硬化到影响到其密封性能。试验设备 太阳能电池温度回圏与湿冷冻测试专用恒温恒湿机UL 1703-35 Temperature cycling test温度循环测试 目的太阳能电池经过 200 次温度循环测试后， 试验电池的电流流续性是否正常， 是否发生泄漏电流以及绝缘电阻降低的现象。试验条件 -40-1℃←→ 901℃驻留时间最多 1.75 hr，最少 0.5hr表面温度 30min 有到即可 温变率最大 120℃ /h循环数 200 cycle 试验要求监视记录太阳能电池表面温度试验设备 太阳能电池温度回圏与湿冷冻测试专用恒温恒湿机UL 1703-36 Humidity test 湿冷冻测试 目的太阳能电池进行 10 次湿冷冻测试循环后，检查其电流连续性是否正常，绝缘电阻是否低于标准值，是否发生腐蚀现象。试验条件 85℃ 85 2.5至少 20h←→ --40℃ 0.5h ～ 4h温变率常温→高温→常温最大 120℃ /hr ，常温→低温→常温最大 200℃ /hr循环数 10 cycle 试验要求监视记录太阳能电池表面温度试验设备 太阳能电池温度回圏与湿冷冻测试专用恒温恒湿机UL 1703-37 Corrosive atmosphere test气体腐蚀测试 目的太阳能电池进行气体腐蚀测试，其包含了盐水喷雾试验、 二氧化硫试验两个测试，试验镀层是否发生破坏以及钢材是否形成腐蚀。UL 1703-38 Metallic coating thickness test金属涂层厚度试验 目的计算太阳能电池金属覆盖层的厚度UL 1703-39 Hot-spot endurance test热斑耐久试验 目的太阳能电池测试是否可承受间歇性模拟反向电压，并确认是否会发生局部加热、 电击、 焊料熔化、起火 等危险性。UL 1703-40 Arcing test 电弧试验 目的在规范所要求的电弧试验区域进行电弧测试UL 1703-41 Mechanical loading test机械载荷试验 目的 太阳能电池板和安装在电池板上的硬件承受指定荷载一段时间， 并确认没有明显的结构和机械上的损害。UL 1703-42 Wiring Compartment Securement Test布线稳定性测试 目的将用粘合剂连接在太阳能电池模块上接线盒的组件进行拉力试验专有名词整理英文名称 中文名称 说明Air Mass 大气品质 ,AM它是一个比值1.太阳光线穿过地球大气的实际路径比上2.太阳光线在垂直向时穿过大气接触海平面的路径。Array 组列一种用框架、基础、跟踪、热量控制等来组装电池板使之成为直流电源的个体。Blocking Diode 阻断二级体一种用来阻断反向电流进入光伏电路的二极管。Bypass Diode 旁路二极管一种用来连接一个或多个电池、 模块、或者平板的二极管，它能允许通过电池、模块、或者平板的迂回电流。Cell 电池暴露在阳光下能产生电能的一种最基本的太阳能装置或设备。Electric Shock 电击如果装置或设备上的部位与地面或是其它部位间的电压大于30V 直流电压 ， 并且泄漏电流超出所规定的数值时， 那么这种危险的电击就有可能存在。Encapsulant 密封剂 一种用来封装电池和电池组合器件的透明绝缘材料。Interconnect 连接器一种在模块内部用来传导电池间电流的装置。Maximum Power 最大功率 ,Pmax在标准条件 STC下， 模块电压－电流曲线上电压和电流都最大时的点。Maximum System Volta 系统最大电压一个系统内系列连接在一起的最大数目的电池板的最大的开路电压总和。MOVPEMetal Organic Vapor Phase Epitaxy 金属有机气相磊晶技术Metallization 镀金 电池表面镀上的一种导电金属。Module 电池板太阳能电池， 电池周围的保护为最少 和其它辅助部分平面装配起来用以产生直流电源的一个组件。 电池板的承重结构为上 表 层或者底表 层，并且要遵从1.上表层为透明材料形成的模块的最上面的外表面层 对着光源的一层 。如果这一层还承担负重的话，则它还要组成一个承重结构。2.底层是材料形成底模块后面 底面 一层。 如果这一层还承担负重的话， 则它还要是一个可以承重的结构。Nominal Operating Cell Temperature电池额定工作温度 ,NOCT均衡时电池的结温 电池工作条件为 80mW/cm2，周围空气温度为20℃，从模块一端到另一端的风速为 1m/s,电压开路 Panel 面板 一种用来将模块紧密组合、连接、装配在一起的个体。FLAT-PLATE 平板Rated Operating Voltage 反向电流与一般普通太阳能电池板产生的电流方向相反的电流。Standard Test Conditions标准试验条件 ,STC针对 UL1703 的标准试验条件包括以下几点a100mW/cm2 b大气品质 1.5 c电池温度为 25℃Unconditioned Modules Or Specimens绝对无条件模块或样品事先未经测试或暴露在环境下的模块或样品。页面 2 太阳能模块的使用寿命一般至少是 20 年至 30 年， 所以相关的可靠度试验是要用来验证太阳能模块在 20 年后的老化情形， 目前太阳能模块最常用的国际试验条件就是 IEC61215 的试验条件， 至于 JISC8917 或是 GB9535以及 UL1703 都是从 IEC 衍生出来的， 另外 IEC61215 的试验适用于结晶型的太阳能模块，而薄膜型的太阳能模块则需使用 IEC61646 的规范。页面 3 目前在 IEC61215 的太阳能模块试验项目里面总共有 18 项测试项目， 其中有两项是属于选项， 跟庆声机台有关系的测试项目是绝缘电阻测试、温度系数量测、室外暴露测试、 热班耐久试验、 热循环试验、湿冷冻测试、湿热测试共七项试验。页面 4 目前与太阳能模块相关的测试可分为三大类型，包含了 电子特性试验、 环境试验、 机械试验三种，庆声可以贩卖的设备有超高电阻计、恒温恒湿机、盐雾试验机、耐候试验机共四项，另外由于太阳能电池的委外试验需要排队， 另外试验时间也长， 而且费用高， 所以目前许多太阳能电池的生产厂商都有计划规划自己的实验室， 所规划的就是可以符合 IEC61215 认证的太阳能实验室。页面 5 太阳能模块在试验后需要进行简单的基本性能检查， 已确认太阳能模块是否符合规范要求， 但是需注意不同的规范对于所谓的合格标准也有所不同， 一般需要进行三种检查工作， 第一项是检查外观是否有直接肉眼就可以看到的缺陷， 第二项是在规定的照度下确认太阳能模块的输出功率不可以低于试验前的规定百分比，比如说 IEC 是要求 5、 GB是要求 8、 UL是要求 10，第三项就是使用超高电阻计来检查太阳能模块的绝缘电阻，一般是要求必须大于 40MΩ 以上。页面 6 耐光试验要求太阳能模块必须照射累积 60kW/m2的照射量， 照射完毕之后一样检查外观以及最大输出功率还有绝缘电阻，是否符合规定。页面 7 所谓的热班是指当太阳能模块里面的电池发生局部损坏时， 那个部分的电池已经不具备发电的功能， 而且还会耗损电能， 而进行热班试验时是将太阳能模块故意遮住一半， 使其一半失去发电功能，仿真热班情形，放到耐候试验机里面进行照度试验。页面 8 测试太阳能模块的绝缘电阻， 并不是单纯只接使用高阻计来进行量测， 其测试方式必须依据规范的要求操作，步骤一先将电压从 0V 升到 1000V，将其高压施加于太阳能电池持续 2 分钟，之后再将电压切换成 500V，使用 500V 来量测太阳能模块的绝缘电阻，依据 IEC 要求其绝缘电阻不可低于 40MΩ ，依据 GB要求其绝缘电阻不可低于 50MΩ 。页面 9 太阳能模块也是需要进行温度循环试验，其规范有下列要求第一试验过程当中必须避免有凝结水凝结在模块上第二必须有有传感器黏到模块上，量测及记录试验过程中的模块温度第三除了量测模块温度外，还需要监测每一个模块的电路连续性以及绝缘电阻页面 10 温度循环的高温为 85℃、低温 - 40℃、驻留时间 10 分钟、进行 50 个循环， GB是需要进行 200个循环，比较特别的是高温到低温、低温到高温的温变率必须要小于每小时 100℃，一般传统横温恒湿机无法达到此温变率，必须要使用特规机台才有办法。页面 12 UL的温度循环其高温为 90℃比 IEC 或 GB高五度， 另外温变率也提高为每小时 120 度， 驻留时间则为 2 小时，总过需进行 200 个循环。页面 13 太阳能模块的湿热试验也是一样有一些试验要求，比如说除了像温度循环一样需要量测模块温度、绝缘电阻之外，在摆设时其模块不可以平放，必须要倾斜角度才可以 。页面 12 太阳能模块的湿热试验也是一样有一些试验要求，比如说除了像温度循环一样需要量测模块温度、绝缘电阻之外，在摆设时其模块不可以平放，必须要倾斜角度才可以 。页面 13 湿热试验的温变率在低温升高温为每小时 100 度， 但是高温降温到低温时， 其速率必须要每小时200 度，所以其冷冻能力必须特别设计才可以。页面 15 UL的湿热试验是生温速率提高到每小时 120 度，驻留时间与循环数与 IEC 一样。页面 16 高温高湿试验为定点的双 85，驻留时间为 1000 小时。页面 20 试验结束后需要进行相关的外观，检查是否有发生裂缝或是气泡及脱层 等现象。页面 21 JIS 的太阳能模块试验有规定其试验的模块尺寸， 另外针对其试验后的输出功率会比 IEC 还有 GB来的严格许多。