Tiêu Chuẩn IEC 61215: Terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval

 

Giải Mã Tiêu Chuẩn IEC 61215: Nền Tảng cho Chất Lượng và Hiệu Suất Dài Hạn

Định nghĩa và Mục đích

Tiêu chuẩn IEC 61215, với tên gọi đầy đủ là "Terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval", là bộ quy tắc quốc tế xác định các yêu cầu về "đánh giá chất lượng thiết kế và phê duyệt loại" cho các mô-đun PV sử dụng trên mặt đất. Mục đích cốt lõi của tiêu chuẩn này không phải để xếp hạng các tấm pin với nhau, mà là để xác nhận rằng một mẫu thiết kế tấm pin cụ thể có khả năng hoạt động bền bỉ trong điều kiện khí hậu ngoài trời trong thời gian dài. Nó được xem là một bài kiểm tra "đạt/không đạt" tối thiểu để một sản phẩm có thể thâm nhập vào các thị trường năng lượng mặt trời trọng điểm như Châu Âu, Úc và nhiều khu vực khác ở châu Á.   

Thông tin tham khảo mới nhất: Theo dõi bão Ragasa Windy và xem thiết kế chịu lực tấm pin năng lượng mặt trời của bạn

Lịch sử và Sự phát triển

Tiêu chuẩn này có một lịch sử phát triển lâu dài, bắt nguồn từ năm 1993, và đã trải qua nhiều lần sửa đổi để theo kịp với sự tiến bộ của công nghệ và sự hiểu biết sâu sắc hơn về các cơ chế hỏng hóc của tấm pin. Một cột mốc quan trọng là phiên bản năm 2016, đã mang lại những thay đổi sâu sắc bằng cách thống nhất các yêu cầu thử nghiệm cho cả công nghệ silicon tinh thể (crystalline Si) và các công nghệ màng mỏng (thin-film) khác nhau vào một bộ tiêu chuẩn chung. Phiên bản mới nhất, được ban hành vào năm 2021, tiếp tục tinh chỉnh các quy trình này, phản ánh sự trưởng thành và phức tạp ngày càng tăng của ngành công nghiệp PV.   

Phạm vi các bài kiểm tra

Để đạt được chứng nhận IEC 61215, một mô-đun phải vượt qua một chuỗi thử nghiệm nghiêm ngặt bao gồm 19 bài kiểm tra chất lượng mô-đun (Module Quality Tests - MQT). Các bài kiểm tra này được thiết kế để mô phỏng và tăng tốc quá trình lão hóa do các yếu tố tự nhiên gây ra, bao gồm :   

• Tác động của môi trường: Ánh sáng mặt trời (bao gồm tia cực tím UV), sự thay đổi khí hậu (chu trình nhiệt độ ngày-đêm, độ ẩm cao, điều kiện đóng băng).

• Tác động lực cơ học: Áp lực gió, sức nặng của tuyết, và va đập của mưa đá.

Các bài kiểm tra cụ thể được nhóm thành các chuỗi để đánh giá các khía cạnh khác nhau của độ bền :

• Kiểm tra ban đầu: Bao gồm Kiểm tra trực quan (Visual Inspection) để phát hiện các lỗi thẩm mỹ có thể là dấu hiệu của các vấn đề lớn hơn, đo lường hiệu suất tại Điều kiện Thử nghiệm Tiêu chuẩn (STC) để xác định các thông số kỹ thuật cơ bản, và Kiểm tra cách điện để đảm bảo an toàn.   

• Kiểm tra ứng suất môi trường: Đây là phần cốt lõi của tiêu chuẩn, bao gồm các bài kiểm tra tăng tốc như:

  • Kiểm tra Chu trình Nhiệt (Temperature Cycling - MQT 11): 200 chu kỳ dao động nhiệt độ từ -40°C đến +85°C để mô phỏng sự giãn nở và co lại của các vật liệu khác nhau trong nhiều thập kỷ.   

  • Kiểm tra Nhiệt ẩm (Damp Heat - MQT 13): Giữ mô-đun trong 1.000 giờ ở nhiệt độ 85°C và độ ẩm tương đối 85%, mô phỏng khoảng 20 năm hoạt động trong khí hậu nhiệt đới.  

  • Kiểm tra Đóng băng-ẩm (Humidity-Freeze - MQT 12): 10 chu kỳ thay đổi giữa điều kiện nóng ẩm và đóng băng để kiểm tra độ bền của các lớp keo và niêm phong.  

  • Kiểm tra Tiền xử lý UV (UV Preconditioning - MQT 10): Phơi mô-đun dưới bức xạ UV cường độ cao để kiểm tra sự xuống cấp của các vật liệu polymer như tấm nền (backsheet) và lớp đóng gói (encapsulant).   

• Kiểm tra hiệu suất và an toàn liên quan: Bao gồm Kiểm tra Điểm nóng (Hot-Spot), Kiểm tra Dòng rò trong môi trường ẩm ướt (Wet Leakage), và Kiểm tra Tải cơ học (Mechanical Load) sẽ được phân tích chi tiết ở Phần 2.   

Mặc dù nhiều tài liệu quảng cáo thường liên kết chứng nhận IEC 61215 với tuổi thọ 25 năm của tấm pin, một sự hiểu biết kỹ thuật sâu sắc hơn cho thấy một bức tranh phức tạp hơn. Các bài kiểm tra tăng tốc trong tiêu chuẩn này thực chất là một công cụ sàng lọc cực kỳ hiệu quả để phát hiện các lỗi tiềm ẩn trong thiết kế, vật liệu hoặc quy trình sản xuất có thể dẫn đến hỏng hóc sớm, thường được gọi là "hỏng hóc sơ sinh" (infant mortality), trong vòng 5-10 năm đầu tiên hoạt động. Chúng không thể dự đoán một cách chính xác hiệu suất của tấm pin ở năm thứ 15 hay 25. Điều này có nghĩa là chứng nhận IEC 61215 là một điều kiện    

cần nhưng chưa đủ để đảm bảo một dự án thành công. Nó giúp các nhà phát triển dự án và nhà thầu EPC loại bỏ các sản phẩm kém chất lượng ngay từ đầu. Tuy nhiên, để đảm bảo độ tin cậy lâu dài, việc lựa chọn các nhà sản xuất có uy tín, có lịch sử hoạt động đã được chứng minh qua dữ liệu thực địa, và xem xét các chương trình kiểm tra mở rộng (extended-stress testing) vẫn là những yếu tố không thể thiếu.