紫外老化试验IEC61215:2005标准解读

　　目前，IEC61215共发行了两个版本，一版是IEC61215:1993，二版是IEC61215:2005。而国标GB/T9535:1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》就是等效采用一版IEC61215:1993。结合第2部分几个方面的描述，我们从光谱、辐照度、温度和湿度等方面来分析IEC61215:2005标准对紫外老化试验测试条件的要求。

　　光谱的定义：

　　标准中10.10.2节d)部分的描述为“紫外辐射光源，在组件试验平面上其辐照度均匀性为±15%，无可探测的小于280nm波长的辐射，能产生根据10.10.3规定的感兴趣光谱范围内需要的辐照度”。下面的图1和图2分别是UVA-340灯管和UVB-313灯管的光谱图，从图中可以看出，UVA-340灯管发出的光谱完全符合标准中10.10.2节d)部分，而UVB-313灯管发出的光谱只有少量谱线的波长小于280nm，几乎符合标准中10.10.2节d)部分。

　　辐照度设定：

　　标准中10.10.3节a)部分的描述为“使用校准的辐射仪测量组件试验平面上的辐照度，确保波长在280nm到385nm的辐照度不超过250W/m2(约等于5倍自然光水平)，且在整个测量平面上的辐照度均匀性到达±15%”，同时10.10.3节c)部分的描述为“使组件经受波长在280nm到385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2，其中波长为280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2，在试验过程中维持组件的温度在前面规定的范围”。

　　以下我们分别对UVA-340灯管和UVB-313灯管的辐照度进行设定，并计算在设定辐照度下，运行多长时间可以达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求。

　　1.单独使用UVA灯管

　　当在340nm设定辐照度0.68W/m2时，相当于在280-385nm波段的辐照度为35.2W/m2（小于250W/m2，符合标准10.10.3节a)部分的要求），而在280-320nm波段的辐照度为3.1W/m2。我们假设UVA灯管运行X小时，组件经受波长在280nm到385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2，而灯管运行Y小时，波长为280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2。具体计算如下：

　　35.2W/m2x“X”hours=15000Wh/m2X=426小时

　　3.1W/m2x“Y”hours=5000Wh/m2Y=1613小时

　　由以上计算可知，当在340nm设定辐照度0.68W/m2时，因为波长从280nm到320nm上的辐照度较小，所以需要1613小时，紫外辐射才能达到5kWh/m2。也就是说，使用UVA灯管时，运行1613小时才达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求，比较费时。

　　2.单独使用UVB灯管

　　当在310nm设定辐照度0.68W/m2时，相当于在280-385nm波段的辐照度为31.3W/m2（小于250W/m2，符合标准10.10.3节a)部分的要求），而在280-320nm波段的辐照度为18.8W/m2。我们假设UVB灯管运行X小时，组件经受波长在280nm到385nm范围的紫外辐射为15kWh/m2，而灯管运行Y小时，波长为280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2。具体计算如下：

　　31.3W/m2x“X”hours=15000Wh/m2X=479小时

　　18.8W/m2x“Y”hours=5000Wh/m2Y=266小时

　　由以上计算可知，当在310nm设定辐照度0.68W/m2时，只需266小时组件经受波长在280nm到320nm的紫外辐射为5kWh/m2。而在280nm到385nm波段，需要479小时，组件经受的紫外辐射为15kWh/m2。也就是说，使用UVB灯管时，运行479小时可以达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求，比UVA灯管快很多。

　　3.共同使用UVA和UVB灯管

　　尽管使用UVB灯管可以缩短试验时间，但是如同本文3.1节中所述，UVB灯管发出的光谱还有极少一部分的波长小于280nm，也就说不完全符合IEC61215:2005标准对紫外光谱的要求。但是如果单独使用UVA灯管，则测试时间过长。所以可以将两种灯管结合起来使用。如先使用UVB灯管，假设运行时间为X小时，再使用UVA灯管，假设运行时间为Y小时，具体计算如下：

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

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

　　以上两式，计算所得：X=229小时，Y=222小时，即先运行UVB灯管229小时，再运行UVA灯管222小时，即可达到标准中10.10.3节c)部分对辐照能的要求。两种灯管一共运行451小时，比单独使用UVB灯管还快。一般情况下，我们推荐使用这种方法。

　　温度控制：

　　标准中10.10.2节a)部分的描述为“在经受紫外辐照时能控制组件温度的设备，组件的温度范围必须在60℃±5℃”。而这一温度要求完全在QUV的温度范围之内，试验时只要设定黑板温度为60℃±5℃即可。

　　湿度控制：

　　标准中没有对湿度加以要求，所以试验时无需设置冷凝或水喷淋循环。

　　IEC 61215:2005标准在太阳能行业应用很广泛。在使用QUV紫外光加速老化试验机执行该标准时，可先运行UVB灯管229小时，辐照度设定 0.68W/m2，再运行UVA灯管222小时，辐照度也是设定0.68W/m2。整个试验过程中黑板温度设定60℃±5℃。虽然在标准中，目前没有对湿度加以要求，但是现在很多紫外标准都包含紫外光照和冷凝或水喷淋循环。