[发明专利]用于光伏模块的耐热性测试设备及方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题主要涉及测试光伏模块。更具体而言，本主题涉及用于测试光伏(PV)模块的耐热性的方法及设备。

背景技术

玻璃瑕疵在拉伸应力下可成为裂纹扩散的起始点。玻璃的瞬间强度取决于其瑕疵的严重程度、其应力史，以及存在于玻璃中的表面压缩(热强化)量。用于促使快速断裂的方法认为是″高度加速寿命试验″，其可提供断裂表面以利用断口分析技术来分析，以便能测量破裂瞬间时存在的拉伸应力。该技术提供了对玻璃中瑕疵严重程度的测量；然而，它并未提供在破裂瞬间时施加到样品上的实际应力大小。并且，由于这种高度加速寿命试验并不了解可能存在于样品中的压应力，故这些试验不能直接地确定玻璃抗热疲劳的能力。

在应力腐蚀极限以上，裂纹将会增长的速度与裂纹尖端处的应力强度相关。另外，当水与裂纹尖端处的裂纹开口应力相结合地存在时，将出现称为应力腐蚀的现象，藉此水化学地侵蚀裂纹尖端处的分子键。裂纹速度在应力腐蚀的影响下急剧地增大。因此，重要的是懂得玻璃在其处于热应力下和存在水时的特性。

对于置于户外的光伏模块(即，太阳能电池板)而言，其玻璃面(即，玻璃基底)暴露于充足的阳光和因天气变化而引起的持续变化的环境下。例如，在某些地区，模块可能暴露于呈雨和/或雪形式的水分。在将导致雪融化的状态下，雪可沿玻璃面向下滑动，且聚集在成阵列的太阳能模块之间的间隙中。然后，太阳能模块的面可暴露于直接的阳光，而同时水平边缘仍由雪覆盖。因此，模块的边缘相比于模块的面可保持在不同的温度，从而在模块中产生温度梯度。

模块中的这种温度梯度与环境的持续变化一起可导致在玻璃中产生热应力和/或疲劳，这会削弱玻璃和缩短模块的寿命。然而，用于评估玻璃强度的方法并未解决在太阳能电池板寿命内可施加的热应力。例如，在具有充分的热强化和较低瑕疵严重程度的模块的方案中，所施加的热应力可能不够高到足以产生大于应力腐蚀极限的应力强度。因此，在重复的加热/冷却循环之后将不会实现裂纹增长。相反，对于热强化不足且瑕疵严重程度足够高的模块方案而言，所施加的热应力可产生大于应力腐蚀极限的应力强度，从而导致在瑕疵处随着重复的加热/冷却循环而产生较慢的裂纹增长或热疲劳。

因此，为了确保模块在寿命内能经受所施加的热应力，需要一种精确地预测模块用以在一定时间周期内对抗热应力和/或疲劳的能力的方法和设备。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明而理解到。

大体上公开了一种用于测试光伏模块的玻璃基底的耐热性的设备。在一个实施例中，该设备主要包括测试腔室，其限定具有内部气氛(atmosphere)的内部空间。制冷单元与测试腔室可操作地定位成用以控制内部气氛的温度。安装系统定位在测试腔室的内部空间内且构造成用以保持光伏模块，同时使光伏模块的玻璃基底露出。边缘冷却系统相对于安装系统定位成使得由安装系统保持的光伏模块具有与边缘冷却系统接触的第一侧缘。灯光系统也定位在测试腔室的内部空间内以照射光伏模块的玻璃基底。

大体上还公开了一种用于测试光伏模块的玻璃基底的耐热性的方法。首先，光伏模块安置在测试腔室内，该测试腔室限定具有内部气氛的内部空间。然后，内部气氛的温度在测试腔室内可降低至大约-25℃至大约0℃的初始温度。光伏模块的边缘可浸没在水中，且光伏模块的玻璃基底可使用照明系统照射。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求而变得更好理解。并入本说明书且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且结合描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参照附图的说明书中阐明了针对本领域普通技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整和能够实施的公开内容，在附图中：

图1示出了根据一个实施例的示例性测试腔室的透视图；

图2示出了图1中的示例性测试腔室的截面视图；

图3示出了结合图1中的示例性测试腔室使用的示例性边缘冷却系统的截面视图；

图4示出了根据一个实施例的装载在示例性安装系统上的多个光伏模块；以及

图5示出了如定位在图1的示例性测试腔室内的示例性灯光系统的前视图。

零件清单

100设备

102测试腔室

103内部空间

104自动调温器(thermostat)

106制冷单元

107通信链路

108门

110PV模块

111安装系统