中國能源網(wǎng)訊 中國 上海 在2010年12月8日 “光伏耐久性亞洲會(huì)議”上， ATLAS材料技術(shù)公司的技術(shù)經(jīng)理張志軍就“如何利用現(xiàn)有氙弧儀器提升材料耐久性測試效率”問題做了精彩闡釋。

張志軍認(rèn)為，對(duì)于材料耐久性測試應(yīng)該應(yīng)用什么樣的儀器，儀器能否提供足夠的模擬性能，能否模擬實(shí)際情況中的自然光照、濕度、溫度循環(huán)，都是耐久性測試非常基本但又很難回答的問題。而如何利用氙弧儀器把耐久性測試做得更快也是一個(gè)非常重要的問題。
張志軍詳細(xì)介紹了氙弧儀器的基本構(gòu)造設(shè)計(jì)，并提出了提高儀器的耐久性測試效率的改進(jìn)方法。

儀器光源是等離子光源，光源中心充滿一些氙氣電極，中心溫度非常高，邊緣地帶溫度也有1500度，石英玻璃熔化溫度在2000度左右，燈管不冷卻只能維持幾分鐘，因此燈管冷卻是一個(gè)非常重要的問題。下面是一個(gè)典型水冷的氙弧燈管，燈光存在兩個(gè)光過濾器，起到兩個(gè)作用，第一是創(chuàng)造一種水流通道，幫助燈管冷卻，另一種作用是光過濾器，可以適當(dāng)對(duì)光譜輸出進(jìn)行調(diào)整，讓光譜更接近太陽光。

他指出，光管運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)主要過程，一種是電子轟擊氙原子離子化過程，第二是逆反過程，離子和電子重新結(jié)合，形成氙原子是一種動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡決定了有什么樣的光譜輸出。而氙弧燈管光譜，主要有兩部分，一部分是連續(xù)部分，這一部分在紫外線區(qū)域，包括可見光區(qū)，另一部分是很雜的亂峰，都是在離子化過程中產(chǎn)生，最終得到四個(gè)光譜對(duì)照，CIE在耐久性測試中有很多年歷史，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光譜，和一個(gè)鹵素?zé)艄庾V比照也不是很差。

對(duì)此或許會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問，儀器光譜和太陽光譜比較起來是什么樣子。張志軍解釋稱，一個(gè)典型氙弧燈光管用了一個(gè)專利產(chǎn)品光學(xué)過濾器，邁阿密26度是國際上廣泛應(yīng)用的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)室外光譜，代表典型亞熱帶氣侯，這個(gè)光譜大概在春分和秋分時(shí)間測大概是3月22日和9月22日，這兩天太陽位置向南方向26度，代表一年之中太陽位置一個(gè)平均位置，另外測的時(shí)候是中午太陽最高的時(shí)候。兩種光譜比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)在起點(diǎn)地方非常好的吻合，這也是對(duì)材料測試非常關(guān)鍵的角色，聚合物對(duì)高頻紫外線影響更敏感一些，對(duì)材料損害更大，這個(gè)專利的光過濾器技術(shù)，實(shí)際上提供了一個(gè)很好的工具，能夠在模擬太陽光方面獲得保障。

張志軍稱，如果能夠正確地把這個(gè)燈管做好，氙弧燈管可以成為一個(gè)很好的太陽光模擬器，他拿CI4000舉例介紹了儀器的主要設(shè)計(jì)構(gòu)造。該儀器廣泛用于汽車制造行業(yè)，涂料行業(yè)和光伏行業(yè)。同時(shí)這臺(tái)儀器可以配備大概十種以上的各種光學(xué)過濾器，滿足不同光學(xué)測試要求，再一個(gè)很關(guān)鍵因素就是均一性，由于測材料不是一兩片而是很多片，所以保障均一性非常重要，水平均一性一般沒有問題，垂直均一性根據(jù)燈管尺寸大小，儀器內(nèi)部形狀，設(shè)計(jì)這種形狀樣品架來保障光輻照射的均一性。

在控制方面，除了光學(xué)系統(tǒng)，電子儀器還有高壓空氣系統(tǒng)，還有去離子水集成系統(tǒng)，使用戶在進(jìn)行輸入測試條件時(shí)，能夠進(jìn)行自動(dòng)校正，確保自動(dòng)的故障分析。而且可以通過額外改制，滿足測試時(shí)各種不同的需要，改制不僅從硬件方面，從控制方面也能進(jìn)行改制。
儀器內(nèi)部構(gòu)造方面，最關(guān)鍵問題是燈管最中間是一個(gè)氙弧燈管，旁邊有兩個(gè)溫度控制器，黑板控制儀器表面溫度，因?yàn)轭伾珪?huì)影響材料對(duì)光吸收，黑顏色比黃顏色吸收光多一些，黑板溫度代表一種最高可能性的問題，同時(shí)還有一種溫度控制周圍環(huán)境問題，前后分別有兩個(gè)噴水裝置，前噴水裝置主要模擬下雨的情況，后噴水裝置模擬早上露水的情況。除此之外，儀器還提供多種語言功能，預(yù)錄了一些測試方法，保持了一些額外空間可以做一些另外一些測試。

模擬光輻照量是把它看成一個(gè)線性模型，通過這個(gè)線性模型導(dǎo)入這個(gè)共識(shí)，畫圖出來的樣子像一個(gè)耳朵形狀，光輻照度會(huì)大幅度增加，比如從12.53英寸到兩三英寸地方輻照度可以增加20倍，樣品移到更靠近光管時(shí)，有可能信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，在進(jìn)行光感應(yīng)器方面，會(huì)考慮到這一點(diǎn)。

張志軍通過一個(gè)簡要的模型演示指出，隨著距離到燈管距離增加，光輻照度會(huì)大幅度減少，一些實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn)，在進(jìn)行高通量耐久性測試時(shí)，經(jīng)常會(huì)聽到一些疑問是材料會(huì)不會(huì)過熱導(dǎo)致燒壞？在做測試時(shí)，不僅要考慮材料過熱，而且要考慮能夠控制材料表面溫度，來幫助分析不同環(huán)境硬力之間的作用，張志軍表示，曾經(jīng)用一個(gè)硬動(dòng)力學(xué)模型模擬黑板溫度，通過和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)非常好的一致性，同樣用這個(gè)模型，這個(gè)模型同樣可以在PV產(chǎn)品測試中應(yīng)用。

對(duì)于如何使用氙弧燈儀器，張志軍表示，材料方面我們可以使用儀器做表面的一些背板、前板、黏結(jié)劑測試，儀器還可以做一些其他工作，可以把整個(gè)組件放進(jìn)測試儀器，可以提供不同光源，如氙弧光源、鹵素?zé)艄庠?，如果做最大功率測試可用鹵素?zé)?，做耐久性測試可以傾向于用氙弧燈管。

張志軍拿CI4000樣品舉例，離燈管32厘米的位置，把樣品移到7厘米的地方，會(huì)發(fā)現(xiàn)取得大概7倍的加速效應(yīng)，可以從2.5個(gè)太陽變成42個(gè)太陽加速，假定這個(gè)地方已經(jīng)有兩個(gè)半太陽，意味著如果控制300到400納米波長，光輻照量應(yīng)該在114，占用儀器80%能力，還可以有20%空間可能再高一點(diǎn)。從2.5個(gè)太陽變成42個(gè)太陽加速，還有1.5倍加速系數(shù)，一天24小時(shí)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，相比8小時(shí)外面日照，總共加速效應(yīng)是190倍，說明對(duì)一個(gè)10倍系統(tǒng)來說，只要花9300小時(shí)就可以模擬出20年在室外暴曬的效果。
 

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