『您的瀏覽器不支援JavaScript功能,若網頁功能無法正常使用時,請開啟瀏覽器JavaScript狀態』

跳到主要內容區塊

工業技術研究院

:::

工業技術與資訊月刊

出版日期:

正方形 Icon 創新之鑰Innovation

全球第三座CBTL防火實驗室 台灣太陽光電驗證新未來

文/葉芷嫻

隨著BIPV(建築整合太陽能電池)市場大興,提升太陽光電模組防火安全品質,已是企業搶占全球太陽光電市場的必備項目。工研院在經濟部能源局支持下,不僅提供太陽光電產業及廠商全方位的檢測平台,最近還成立全球第三家擁有太陽光電模組防火測試的CBTL實驗室,還將以「防火」驗證,協助國內太陽光電業者以更優值化的太陽光電產品,搶攻歐美、大陸等龐大國際市場。

依據知名太陽能雜誌Photon International 2011年3月公布的資料顯示,台灣太陽能電池產量,在2010年已達三十億瓦(3GW),超越日本的二十五億瓦(2.5GW),高居全球第2位,僅次於中國大陸。做為全球太陽光電主要供應鏈的台灣太陽光電產業,要想深入國際市場經營,在外銷市場上建立不敗之地,以最快的速度通過驗證是其中的關鍵。因此,無論是矽晶、薄膜或三五族的太陽光電產品,從產品完成到市場銷售,均需依照各個國家的環境標準不同,通過各項繁複的檢測驗證後,才能更容易進入國外的市場。

 為了協助國內太陽光電產品高值化,成功開拓外銷市場,工研院在經濟部能源局的支持下,從2007年開始積極建置太陽光電測試實驗室,之後陸續提供國內太陽光電產業有關矽晶型太陽能模組性能檢測驗證(IEC 61215),與薄膜太陽能模組性能檢測驗證(IEC 61646)服務,不僅讓台灣太陽光電產品的品質能同步於國際標準,也能透過檢測協助廠商及早發現問題、加以改善,減少產品驗證失敗的機率,降低生產成本,有效提升國內產品在國際市場競爭力。

 由於台灣並非IEC(國際電工協會)會員,為了完成國內的太陽光電國際認證實驗室的拼圖,於是工研院尋求擁有NCB(國家認證單位)的德國萊因(TÜV)技術顧問公司協助。回想起2006年與德國萊因的合作過程,負責與德國萊因接洽建置太陽光電測試實驗室的工研院量測中心能源與環境計量技術組組長吳登峻表示,記得當時德國萊因由於業務量龐大,「排隊檢測一年,實際檢測再半年。」檢測時間的拉長,也讓背負國內太陽光電產業期望的吳登峻倍感壓力。

 所幸工研院本身的研發團隊能量足夠,包括溫度、機械負荷、冰雹衝擊試驗等,雖然很多驗證設備都是從零開始建置,但也使得工研院太陽光電實驗室有80%的測試系統都是自行研發,而也因為經歷過「靠自己」的過程,讓工研院的技術團隊擁有極強的測試設備研發實力,之後團隊同仁並以IECEE CBTL實驗室技術專家身份,多次參與IEC(國際電氣標準協會)的TC82太陽光電標準制訂會議,在參與國際太陽光電標準制訂上,擁有更高的主動權,並能陸續在第一時間提供國內這全球第二大太陽能電池產業即時的國際標準最新變動資訊。

 同時為了協助國內產業能更快速與國際產業鏈的結合,也成功地向負責制訂國際產業標準的SEMI提案通過,成立台灣太陽光電技術委員會(Taiwan PV Technical Committee),成為繼歐洲、美國、日本之後,全球第四個擁有SEMI太陽光電技術委員會的國家,讓台灣有主導制定PV國際產業標準的機會,目前已有一項國際PV產業標準進入最後一階段投票,即將成為由台灣制訂的國際PV產業標準。

至於本院與德國萊因合作關係,在完成國內第一座符合國際組織IECEE之 CBTL「太陽光電測試實驗室」認證後,和工研院之後的合作也越來越順利。目前,除了提供IEC 61215、61646及61730之測試驗證服務,工研院也持續透過國際合作,取得美國UL 1703、UL 8703、美國加州CEC、日本JET、中國大陸CGC金太陽等的國際認證,促成台灣太陽光電產品能以「一測多證」的方式,協助國內太陽光電業者取得進入各國市場的通行證。


火焰+燃塊測試

提供普遍性的太陽光電國際檢測驗證服務項目之外,工研院在2011年還新添了一個檢測利器:「太陽光電模組防火測試實驗室」,成為日本JET及美國UL之外,第三座擁有國際驗證CBTL(認證機關測試實驗室)防火測試技術的太陽光電測試實驗室。

 工研院量測中心主任段家瑞表示,太陽光電測試實驗室提供太陽能模組的防火測試,主要是為了確保太陽光電模組對外部火焰具備足夠的抗燃性,整套檢測系統,能容納2.6公尺x2.2公尺大的太陽光電模組,整體系統可耐燃至攝氏1,200度,透過模擬火源、以及風洞產生的風力變化,測試出火焰長度與溫度對於太陽光電模組的影響程度,並全程以監控系統進行錄影記錄,以確認太陽能板材料的耐燃性。而為了因應太陽光電模組可能受到房屋結構與屋頂角度不同而有差異,還特別設計電控調整功能,依據不同環境設定,讓太陽光電模組的傾斜角度可從0度到30度加以調整。

除了火焰之外,工研院還提供燃塊的防火測試,目的是為了確認鄰近建築物遭遇火災時所掉落或揚起的燃燒物,或是台灣常見的炮竹煙火餘燼,是否會影響建築物上的太陽光電模組安全。防火測試實驗室模擬的燃塊依據不同面積大小,防火等級由高而低可分為A、B、C三個等級,越高等級燃塊熱能越大,表示越難通過檢測。以一般家用太陽光電模組來說,需達到C級標準,而百貨公司等公共建築則需提升至更高的B級,或最高的A級。

吳登峻認為,由於以往太陽能板應用,約九成都是裝置在大型發電廠,這些發電廠本身即設有專業設備與專職人員維護,所以過去對於太陽光電產品的防火要求並不強制要求測試。隨著目前越來越多的太陽光電產品安裝在建築屋頂或外牆,這些BIPV應用對於太陽能板的「安全」重視程度,不亞於建材的防火耐燃標準,也提高了市場對於「太陽光電模組防火測試」的驗證需要。畢竟,對於整合太陽能電池的建築物來說,防火安全才是第一考量要件。

特別是對於木造房子與常出現森林大火的美國來說,如何避免火災擴大以及耐火程度,確實是當地重視太陽光電產品防火安全的重要因素,也因此,「防火」的合格證明也成為台灣太陽光電產品銷往美國、歐洲市場的必要檢測要件。

海風徐徐:太陽能板鹽霧測試

由於太陽光電模組的設計使用壽命長達20年以上,在安裝後的使用期間內,必須承受室外各種自然環境的嚴苛考驗,因此不僅在性能方面的共通檢驗標準上,越來越嚴格,需要的檢測項目越來越多。工研院為了打造客製化的產品外銷條件,除了防火測試外,目前還針對海島型國家,設置了「太陽光電模組鹽霧測試」,提供產品檢測驗證服務。
「受到海島型國家或近海區域空氣中的鹽分較高因素影響,空氣中的鈉離子易使PV上的高分子材料EVA產生裂解。」吳登峻解釋,當高分子材料產生裂解,太陽能電池會被濕氣與鈉離子腐蝕而影響性能,長期下來會降低太陽能發電效率,以及減短太陽能電池的使用壽命,因此若能透過鹽霧測試的驗證合格,對於國內太陽光電產品銷往臨海國家將大有助益。

工研院的鹽霧測試,採用控制系統與水流量計,自動將濃度5%的鹽水氣體化後,經噴嘴塔將鹽水霧化後,讓鹽霧均勻由上而下散落在太陽光電模組上,經過長達96小時的測試後,經由目視檢查(外觀不得有嚴重缺陷產生)、功率量測(功率改變不得大於5%以上變化),以及絕緣測試結果,確認是否通過鹽霧的檢測。未來,還將加入溫濕度的變化檢測,讓鹽霧測試可以模擬不同臨海環境,完成更多樣化的檢測。

目前,像是台電位於濱海區域設立的太陽能發電廠,均要求相關太陽光電產品需通過此項檢測認證。吳登峻幽默地說:「要用20年的太陽能板,看你用在哪裡,我們就要協助測試到哪裡,如果是用在農場,甚至還要做阿摩尼亞(氨)測試哩!」

建立大型PV戶外實證平台

除了擴充檢測項目之外,為了協助國內太陽光電模組或系統業者,順利爭取國際電廠建置標案,工研院也與屏東科技大學合作,利用南部日照強的優勢,以植物工廠結合PV系統,進行大型太陽光電戶外實證平台的研究。

吳登峻表示,由於太陽光電模組的檢測,是以通過這些規範標準為主,但這些針對日照、雨淋、光老化等「加速壽命」實驗的模擬測試依據,是否真能使用25-30年,還是需要實證數據支持實驗預測。因此,許多國際電廠建置時,往往會要求廠商提供第三方長時間模組實證數據,而工研院目前建置中的實證平台,便是為了收集實證數據,提供比對實驗室檢測驗證數據的信效度,以證明多晶矽、薄膜與聚光型模組長時間性能試驗,以及太陽光電材料長時間可靠度試驗。

吳登峻強調,加速壽命試驗因為門檻高,國際上除了歐、美、日的頂尖研究單位有能力建置外,其他國家都還在努力中,而工研院也預計在2011年第四季完成自行設計的光老化環境測試系統建置,讓工研院太陽光電檢測實驗室躋身頂尖檢測實驗室之列。

隨著行政院在2009年公布的「再生能源發展條例」,以及2011年的「陽光屋頂百萬座」政策,吳登峻也期望透過執行能源局支持的相關太陽光電產品量測驗證技術的創新研發,建構越來越精緻、完善的測試服務環境,提升台灣太陽光電國際貿易競爭力。



延伸閱讀
[{"text":"企業網","weight":13.0},{"text":"材化所","weight":11.5},{"text":"機械所","weight":10.0},{"text":"綠能所","weight":9.4},{"text":"生醫所","weight":8.0},{"text":"半導體","weight":6.2},{"text":"南分院","weight":5.0},{"text":"太陽能","weight":5.0},{"text":"課程","weight":5.0},{"text":"遠紅外線","weight":5.0},{"text":"雷射","weight":4.0},{"text":"LED","weight":4.0},{"text":"LED可見光","weight":3.0},{"text":"5G","weight":3.0},{"text":"工研人","weight":3.0},{"text":"電光所","weight":3.0},{"text":"綠能與環境研究所","weight":3.0},{"text":"機械","weight":3.0},{"text":"資通所","weight":2.0},{"text":"面板","weight":2.0},{"text":"文字轉語音","weight":2.0},{"text":"實習","weight":2.0},{"text":"無人機","weight":2.0},{"text":"生醫","weight":2.0},{"text":"3D","weight":2.0},{"text":"v2x","weight":2.0},{"text":"員工","weight":2.0},{"text":"地圖","weight":2.0},{"text":"太陽光電","weight":2.0},{"text":"材料與化工研究所","weight":1.0}]