UL1703平板型太陽能組件安全認證標準(Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels)_技术文章

說明：UL1703是UL於1986年發展制定針對平板型太陽能電池面板與太陽能電池模組的安全標準，多數太陽能電池是處於日曬雨淋酷暑寒冬的使用環境，因此其可靠度與安全性不容忽視，有別於一般大家所知道的IEC61215規範標準IEC61215是針對太陽能電池模組的電與熱性能進行測試，而UL1703則是以更嚴格的角度強調涵蓋太陽能電池的性能測試、安全測試和長期可靠度測試三大驗證區塊，要求產品必須通過如防火測試及老化測試…等試驗，以確認這些材料能長期承受戶外惡劣的使用環境，降低災害發生的機率，所以美規標準UL1703相較於歐規標準IEC61215有更為嚴苛的安全性要求，另外針對在太陽能電池系統週邊設備方面，UL則訂定了UL873和UL1741的標準來規範系統設備、電源和整流器等相關設備。

UL1703平板型太陽能電池組件測試項目：(共23項)

UL1703-19	Temperature test(高溫測試)
UL1703-20	Voltage and current measurements test(電壓電流量測測試)
UL1703-21	Leakage current test(洩漏電流測試)
UL1703-22	Strain relief test(線扣拉力測試)
UL1703-23	Push test(推擠測試)
UL1703-24	Cut test(切割測試)
UL1703-25	Bonding path resistance test(接合路徑電阻測試)
UL1703-26	Dielectric voltage-withstand test(耐電壓測試)
UL1703-27	Wet insulation-resistance test(濕絕緣電阻測試)
UL1703-28	Reverse current overload test(反向電流超載試驗)
UL1703-29	Terminal torque test(端子扭矩測試)
UL1703-30	Impact test(衝擊測試)
UL1703-31	Fire test(防火測試)
UL1703-33	Water spray test(灑水測試)
UL1703-34	Accelerated aging test(加速老化測試)
UL1703-35	Temperature cycling test(溫度循環測試)
UL1703-36	Humidity test(濕冷凍測試)
UL1703-37	Corrosive atmosphere test(氣體腐蝕測試)
UL1703-38	Metallic coating thickness test(金屬塗層厚度試驗)
UL1703-39	Hot-spot endurance test(熱斑耐久試驗)
UL1703-40	Arcing test(電弧試驗)
UL1703-41	Mechanical loading test(機械載荷試驗)
UL1703-42	Wiring Compartment Securement Test(佈線穩定性測試)

UL1703測試項目分類：
說明：依據每一個測試項目的目的類型(環境測試、電性量測、機械測試、安全測試、照射測試、診斷量測)加以分類
環境測試：UL1703-19高溫測試、UL1703-34加速老化測試、UL1703-35溫度循環測試、UL1703-36濕冷凍測試、UL1703-37氣體腐蝕測試
電性量測：UL1703-27濕絕緣電阻測試、UL1703-20電壓電流量測測試、UL1703-21洩漏電流測試、UL1703-25接合路徑電阻測試
機械測試：UL1703-22 線扣拉力測試、UL1703-23推擠測試、UL1703-24切割測試、UL1703-29端子扭矩測試、UL1703-30衝擊測試、
UL1703-41機械載荷試驗、UL1703-42佈線穩定性測試
安全測試：UL1703-26耐電壓測試、UL1703-28反向電流超載試驗、UL1703-31防火測試、UL1703-33灑水測試、UL1703-40電弧試驗
照射測試：UL1703-39熱斑耐久試驗
診斷量測：UL1703-38金屬塗層厚度試驗

IEC61215&UL1703太陽能電池可靠度試驗項目比較表：
說明：比較IEC61215與UL1703在太陽能電池可靠度試驗中其試驗項目的差異性

試驗方式/適用規範	IEC61215	UL1703
電氣特能測試(Electrical performance test)	●	●
熱循環測試(Thermal cycle test)	●	●
濕冷凍循環測試(Humidity freeze cycle test)	●	●
機械負荷測試(Mechanical load test)	●	●
熱班耐受測試(Hot-spot endurance test)	●	●
目視檢查(Visual inspection procedure)	●
電氣絕緣測試(Electrical isolation test [dry hi-po])	●
旁路二極體熱測試(Bypass diode thermal test)	●
濕漏電流測試(Wet leakage current test)	●
冰雹衝擊測試(Hail impact test)	●
濕熱測試(Damp heat test)	●
連接端穩定測試(Robustness of terminations test)	●
戶外曝曬測試(Outdoor exposure test)	●
紫外線前處理測試(UV Preconditioning Test)	●
溫度係數量測(Measurement of temperature coefficients)	●
標稱工作[NOCT]溫度的量測(Measurement of nominal operating cell temperature)	●
在低照射光下的性能(Performance at low irradiance)	●
標稱工作溫度[NOCT]下性能(Performance at NOCT)	●
ZUI大功率測定(Maximum power determination)	●
接合路徑電阻測試(Bonding path resistance test)		●
溼隔離電阻測試(Wet insulation resistance test)		●
耐電壓測試(Dielectric voltage-withstand test)		●
電弧試驗(Arcing test)		●
洩漏電流測試(Leakage current test)		●
潑水測試(Water spray test)		●
高溫測試(Temperature test)		●
加速老化測試(Accelerated aging test)		●
線扣拉力測試(Strain relief test)		●
反向電流超載試驗(Reverse current overload test)		●
端子扭矩測試(Terminal torque test)		●
推擠測試(Push test)		●
切割測試(Cut test)		●
衝擊測試(Impact test)		●
防火測試(Fire test)		●
氣體腐蝕測試(Corrosive atmosphere test)		●
金屬塗層厚度試驗(Metallic coating thickness test)		●
佈線穩定性測試(Wiring Compartment Securement Test)		●
試驗總數	共19項	共23項
●：表示該類型太陽能電池有進行此試驗方式

UL1703太陽能電池可靠度試驗測試流程：

UL1703平板型太陽能電池可靠度試驗規範目的說明：
說明：UL1703的太陽能電池的測試項目共有23項測試，將其試驗條件的測試目的加以說明整理介紹。

UL 1703-19 Temperature test(高溫測試)
目的：當裝備在電源開路中應用的太陽能電池達到熱平衡，反向電壓及短路電流造成局部區域的加熱在任何部位都不能所規定的溫度。
試驗設備：太陽能電池溫度迴圏與濕冷凍測試專用恆溫恆濕機

UL 1703-20 Voltage and current measurements test(電壓電流量測測試)
目的：在標準試驗條件(STC)或標準操作溫度(NOCT)下量測短路電流(Isc)、額定電流(Ir)、ZUI大功率(Pmax)和開路電壓(Voc)是否在額定值內的±10%內。

UL 1703-21 Leakage current test(洩漏電流測試)
目的：試驗太陽能電池在ZUI大系統電壓大於30V時，其洩漏電流不可大於規定範圍

UL 1703-22 Strain relief test(線扣拉力測試)
目的：針對用於外部的導線及電纜，或產品兩個末端之間的導線與電纜，進行任何方向的拉力試驗，並判定其試驗結果不可對太陽能電池的導線、電纜或連接方式造成傷害。

UL 1703-23 Push test(推擠測試)
目的：針對太陽能電池的任意端點進行壓力試驗，試驗過程不可產生火災、電擊、或者傷害到他人的危險。

UL 1703-24 Cut test(切割測試)
目的：太陽能電池測試是否可承受鋒利的物體在其上面滑過，而且不會造成相關傷害。

UL 1703-25 Bonding path resistance test(接合路徑電阻測試)
目的：量測接地線端、導線或任何導電部分的導通電阻(低電阻)

UL 1703-26 Dielectric voltage-withstand test(耐電壓測試)
目的：在絕緣表面或兩個導電部分的間距端施加直流高壓，觀看外觀是否會電弧或發生火花

UL 1703-27 Wet insulation-resistance test(濕絕緣電阻測試)
目的：量測太陽能電池的表面絕緣電阻值，其值不可低於規定範圍
試驗設備：高阻計

UL 1703-28 Reverse current overload test(反向電流超載試驗)
目的：太陽能電池施加大於電池板元件保險絲額定電流的長時間反向電流，並檢查是否出現火焰或碳化現象。

UL 1703-29 Terminal torque test(端子扭矩測試)
目的：測試太陽能電池固定接線端的螺絲釘或者螺母是否可承受一定週期的擰緊和鬆弛試驗，並且確認試驗中不能夠出現接線端承重部位損害，或電路接觸到金屬而造成電流短路。

UL 1703-30 Impact test(衝擊測試)
目的：針對所指定的太陽能電池的聚合物材料與上表層材料進行相關重力衝擊試驗，檢查試驗後的破損，試驗溫度條件：25℃、-35℃。
試驗設備：太陽能電池溫度迴圏與濕冷凍測試專用恆溫恆濕機、鋼球重力衝擊機

UL 1703-31 Fire test(防火測試)
目的：當太陽能電池板用於裝配在屋頂之上時，用於安裝在屋頂上面或是作為建築物屋頂結構的一部分時，應該按照屋頂覆蓋材料耐火性試驗-UL790進行火焰蔓延試驗，並檢查是否有物質從測試面板上掉落。

UL 1703-33 Water spray test(灑水測試)
目的：太陽能電池進行灑水試驗，試驗非絕緣活動部分上不能導致有水，或是有水集中在有活動部分的間隔處，試驗後需再進行絕緣體耐電壓實驗及洩漏電流試驗。

UL 1703-34 Accelerated aging test(加速老化測試)
目的：針對墊圈、密封圈..等材料(不包含軟木塞、纖維材料和相似的材料)進行加速老化測試，經過加速老化試驗後不能變形、熔化或是硬化到影響到其密封性能。
試驗設備：太陽能電池溫度迴圏與濕冷凍測試專用恆溫恆濕機

UL 1703-35 Temperature cycling test(溫度循環測試)
目的：太陽能電池經過200次溫度循環測試後，試驗電池的電流流續性是否正常，是否發生洩漏電流以及絕緣電阻降低的現象。
試驗條件：-40-1℃←→90+1℃
駐留時間：ZUI多1.75 hr，ZUI少0.5hr(表面溫度30min有到即可)
溫變率：ZUI大120℃/h
循環數：200 cycle
試驗要求：監視記錄太陽能電池表面溫度
試驗設備：太陽能電池溫度迴圏與濕冷凍測試專用恆溫恆濕機

UL 1703-36 Humidity test(濕冷凍測試)
目的：太陽能電池進行10次濕冷凍測試循環後，檢查其電流連續性是否正常，絕緣電阻是否低於標準值，是否發生腐蝕現象。

試驗條件：85℃85±2.5%(至少20h)←→--40℃(0.5h～4h)
溫變率：常溫→高溫→常溫：ZUI大120℃/hr，常溫→低溫→常溫：ZUI大200℃/hr
循環數：10 cycle
試驗要求：監視記錄太陽能電池表面溫度
試驗設備：太陽能電池溫度迴圏與濕冷凍測試專用恆溫恆濕機

UL 1703-37 Corrosive atmosphere test(氣體腐蝕測試)
目的：太陽能電池進行氣體腐蝕測試，其包含了鹽水噴霧試驗、二氧化硫試驗兩個測試，試驗鍍層是否發生破壞以及鋼材是否形成腐蝕。

UL 1703-38 Metallic coating thickness test(金屬塗層厚度試驗)
目的：計算太陽能電池金屬覆蓋層的厚度

UL 1703-39 Hot-spot endurance test(熱斑耐久試驗)
目的：太陽能電池測試是否可承受間歇性類比反向電壓，並確認是否會發生局部加熱、電擊、焊料熔化、起火..等危險性。

UL 1703-40 Arcing test(電弧試驗)
目的：在規範所要求的電弧試驗區域進行電弧測試

UL 1703-41 Mechanical loading test(機械載荷試驗)
目的：太陽能電池板和安裝在電池板上的硬體承受指定荷載一段時間，並確認沒有明顯的結構和機械上的損害。

UL 1703-42 Wiring Compartment Securement Test(佈線穩定性測試)
目的：將用粘合劑連接在太陽能電池模組上接線盒的元件進行拉力試驗

專有名詞整理：

英文名稱	中文名稱	說明
Air Mass	大氣品質,AM	它是一個比值： 1.太陽光線穿過地球大氣的實際路徑比上 2.太陽光線在垂直向時穿過大氣接觸海平面的路徑。
Array	組列	一種用框架、基礎、跟蹤、熱量控制等來組裝電池板使之成為直流電源的個體。
Blocking Diode	阻斷二級體	一種用來阻斷反向電流進入光伏電路的二極體。
Bypass Diode	旁路二極體	一種用來連接一個或多個電池、模組、或者平板的二極體，它能允許通過電池、模組、或者平板的迂回電流。
Cell	電池	暴露在陽光下能產生電能的一種ZUI基本的太陽能裝置或設備。
Electric Shock	電擊	如果裝置或設備上的部位與地面或是其他部位間的電壓大於30V(直流電壓)，並且洩漏電流超出所規定的數值時，那麼這種危險的電擊就有可能存在。
Encapsulant	密封劑	一種用來封裝電池和電池組合器件的透明絕緣材料。
Interconnect	連接器	一種在模組內部用來傳導電池間電流的裝置。
Maximum Power	ZUI大功率,Pmax	在標準條件(STC)下，模組電壓－電流曲線上電壓和電流都ZUI大時的點。
Maximum System Volta	系統ZUI大電壓	一個系統內系列連接在一起的ZUI大數目的電池板的ZUI大的開路電壓總和。
MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)	金屬有機氣相磊晶技術
Metallization	鍍金	電池表面鍍上的一種導電金屬。
Module	電池板	太陽能電池，電池周圍的保護為ZUI少)和其他輔助部分平面裝配起來用以產生直流電源的一個元件。電池板的承重結構為上(表)層或者底(表)層，並且要遵從： 1.上表層為透明材料形成的模組的ZUI上面的外表面層(對著光源的一層)。如果這一層還承擔負重的話，則它還要組成一個承重結構。 2.底層是材料形成底模組後面(底面)一層。如果這一層還承擔負重的話，則它還要是一個可以承重的結構。
Nominal Operating Cell Temperature	電池額定工作溫度,NOCT	均衡時電池的結溫(電池工作條件為：80mW/cm2，周圍空氣溫度為20℃，從模組一端到另一端的風速為1m/s,電壓開路)
Panel	面板	一種用來將模組緊密組合、連接、裝配在一起的個體。
FLAT-PLATE	平板
Rated Operating Voltage	反向電流	與一般普通太陽能電池板產生的電流方向相反的電流。
Standard Test Conditions	標準試驗條件,STC	針對UL1703的標準試驗條件包括以下幾點： a)100mW/cm2 b)大氣品質1.5 c)電池溫度為25℃
Unconditioned Modules Or Specimens	絕對無條件模組或樣品	事先未經測試或暴露在環境下的模組或樣品。