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UL1703平板型太阳能组件安全认证标准(Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels)

作者:江志宏

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组的安全标准,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组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週边设备方面,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平板型太阳能电池组件测试项目:(共23项)

UL1703-19 Temperature test(高温测试)
UL1703-20  Voltage and current measurements test(电压电流量测测试)
UL1703-21  Leakage current test(洩漏电流测试)
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(湿绝缘电阻测试)
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(佈线稳定性测试)

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洩漏电流测试、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佈线稳定性测试
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

IEC61215&UL1703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])  
旁路二极体热测试(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)  
连接端稳定测试(Robustness of terminations test)  
户外曝晒测试(Outdoor exposure test)  
紫外线前处理测试(UV Preconditioning Test)  
温度係数量测(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)  
溼隔离电阻测试(Wet insulation resistance test)  
耐电压测试(Dielectric voltage-withstand test)  
电弧试验(Arcing test)  
洩漏电流测试(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)  
佈线稳定性测试(Wiring Compartment Securement Test)  
试验总数 共19项 共23项

UL1703太阳能电池可靠度试验测试流程:

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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:太阳能电池温度迴圏与湿冷冻测试专用恆温恆湿机

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(洩漏电流测试)
目的:试验太阳能电池在最大系统电压大于30V时,其洩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元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週期的拧紧和鬆弛试验,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:太阳能电池温度迴圏与湿冷冻测试专用恆温恆湿机、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洩漏电流试验。

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:太阳能电池温度迴圏与湿冷冻测试专用恆温恆湿机

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,是否发生洩漏电流以及绝缘电阻降低的现象。
试验条件:-40-1℃←→90+1℃
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:太阳能电池温度迴圏与湿冷冻测试专用恆温恆湿机

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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:太阳能电池温度迴圏与湿冷冻测试专用恆温恆湿机

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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类比反向电压,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体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(佈线稳定性测试)
目的:将用粘合剂连接在太阳能电池模组上接线盒的元件进行拉力试验

UL1703平板型太阳能组件安全认证标准-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体。
Bypass Diode 旁路二极体  一种用来连接一个或多个电池、模组、或者平板的二极体,它能允许通过电池、模组、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他部位间的电压大于30V(直流电压),并且洩漏电流超出所规定的数值时,那麽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 一种在模组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,模组电压-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。
MOVPE(Metal 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)和其他辅助部分平面装配起来用以产生直流电源的一个元件。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组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组后面(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℃,从模组一端到另一端的风速为1m/s,电压开路)
Panel 面板 一种用来将模组紧密组合、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:a)100mW/cm2b)大气品质1.5c)电池温度为25℃
Unconditioned Modules Or Specimens 绝对无条件模组或样品 事先未经测试或暴露在环境下的模组或样品。
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