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문제 정의
- 모듈을 개발하고 인증을 취득하는 과정에서 가장 많은 고장을 유발하는 시험은 고온 고습 시험 (Damp Heat Test)으로 85℃, 85%RH. 1,000시간으로 가혹한 조건에서 수행하며 이 시험은 습도의 장기간 침투에 대한 모듈의 내구성을 조사하는 것을 목적으로 하고 있다. 좀더 가혹한 조건에서 가속시험을 통해 모듈 제조업체의 제품에 대한 품질보증을 실시하고 있으며 타사 제품 등과 비교를 통해 우수한 제품임을 홍보하고 있다.
- '태양전지 모듈'에 대한 25년 이상 수명보증을 할 수 없을까?' 라는 관점에서 관련 연구기관, 시험기관 등에서는 다양한 방법을 적용하여 자체적인 내구 장기 수명 (Long Life Durability Test) 시험을 개발하고 있다. 단 이러한 가속시험은 기준 조건으로 모듈의 25년 이후 효율 저하량을 선정하고 있으며 실내 (indoor) 시험장비를 사용하여 가속 수명시험을 수행하고 있고 최대한 옥외환경 조건 (Outdoor Condition)을 반영하고자 한다. 대표적인 장기 수명시험에 대하여 그림 5에 나타내었다.
- 본 시험은 모듈을 구성하는 Back sheet 및 EVA, 프레임 등의 내부 식성을 평가하는 방법으로 특히 유럽지역 축사의 태양광발전 설비에 대한 장기 내부 식성을 시험하는 방법으로 하수종말처리장 등 유기물 분해에 따른 화학적 특성 변화에 대한 시험 방법이다.
- 본 시험은 모듈의 미세크랙에 대한 전이 경향을 살펴보기 위한 측정 방법으로 상온에 존재하는 셀 등의 미세크랙은 주변 온도가 증가하면서 성장 (growth)하거나 또는 고온 구간에서 결정립 (Grain Boundary) 영역과실제 크랙 (Crack)과의 선별을 위한 시험 방법이다.
- 본 시험은 모듈의 옥외설치 조건에서 바랍 (wind)의 영향에 의해 셀의 미세크렉 발생 및 균열 전이를 통한 효율저하을 평가하기 위한 방법으로 1~100 Hz의 공진주파수을 이용하여 바람 방향과 추가 발생되는 와류 (Vortex)의 영향을 고려한 시험 방법이다.
- 대표적인 모델로서는 아레니우스 모형 (Arrhenius Model), 역승 모형 (Inverse Model), 아이링 모형 (Eyring Model) 등이 사용되는데 아레니우스 모형은 온도에 의한 가속수명시험에서 가장 널리 사용되며 활성화에너지와 온도의 반응률에 대한 인자로 표현하고 있다. 역승 모형은 전압, 부하 등의 스트레스를 이용하고 있으며 아이링 모형은 전기장에 의한 가속, 화학적 열화 반응에 적용하는 대표적인 모형으로 주어진 가속 스트레스 조건에서 적용 및 응용하는 방법을 권고하고자 한다.
- 이 규격은 IEC 60721-2-1에 정의되어 있는 일반 옥외 기후에서의 장기 운전에 적합한 지상 설치용 태양전지 모듈의 설계 적격성 확인 및 형식 승인을 위한 IEC 요구사항을 규정한다. 이 시험 절차는 모듈의 전기적 및 온도 특성을 결정하고, 비용 및 기간의 제약 안에서 가능한 모듈이 적용범위에 기술된 기후환경에서 자잇간 노출되어 있어도 견딜 수 있는 것을 나타내기 위해 실시하고 있다. 이것은 설계 적합성 측면에서의 규격시험이며 신뢰성시험의 개념과 25년 이상 수명보증시험과는 상당한 거리가 있다.
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