加速待測物老化的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種加速待測物老化的設(shè)備。該加速待測物老化的設(shè)備包括一殼體、一光源、一溫濕度控制裝置及一散熱裝置。該光源位于該殼體的容置空間中，且用以提供強度大于1000W/m2的光線。該溫濕度控制裝置用以控制該容置空間中的溫度及濕度。該散熱裝置用以降低該待測物的溫度。
【專利說明】加速待測物老化的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種加速待測物老化的設(shè)備。特別涉及一種加強光照及控制溫濕度以加速待測物老化的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的光電元件，例如:太陽能電池模塊，通常會在戶外使用好幾年(例如:5年或10年)。在戶外使用就會遇到陽光照射及日夜交替等狀況，而使得該光電元件容易毀壞。因此，如何在短時間內(nèi)模擬該光電元件在戶外自然條件長期使用(例如:5年或10年以上)下的衰敗變化，以檢測該光電元件的塑料及漆料等長時間使用的性能穩(wěn)定性，是該光電元件制造商不可避免的問題。為了解決上述問題，一種方法及設(shè)備使該光電元件老化之后再做檢測便因運而生，然而，現(xiàn)有方法及設(shè)備的缺點是所需時間過長或是所得到檢測結(jié)果的可靠度過低。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是涉及一種加速待測物老化的設(shè)備，用以縮短一待測物的測試時間。
[0004]為達上述目的，在本實用新型的一實施例中，該加速待測物老化的設(shè)備包括:一殼體、一光源、一溫濕度控制裝置及一散熱裝置。該殼體定義出一容置空間。該光源位于該容置空間中，用以提供強度大于1000W/m2的光線。該溫濕度控制裝置連接至該殼體，用以控制該容置空間中的溫度及濕度。該散熱裝置位于該容置空間內(nèi)，用以降低該待測物的溫度。
[0005]優(yōu)選地，所述散熱裝置還用以承載該待測物。
[0006]優(yōu)選地，所述散熱裝置包括:一承載平臺，所述承載平臺具有多個透孔；多個中空導(dǎo)管，所述多個中空導(dǎo)管位于該承載平臺的一表面，且連通所述透孔，其中所述中空導(dǎo)管彼此間隔一間隙，且面對該待測物；至少一支撐裝置，所述至少一支撐裝置位于該中空導(dǎo)管上，用以支撐該待測物，使得該待測物與所述中空導(dǎo)管之間具有一距離；一冷卻氣體提供裝置，所述冷卻氣體提供裝置提供一冷卻氣體穿過該承載平臺的所述透孔及所述中空導(dǎo)管至該待測物，以均勻冷卻該待測物。
[0007]優(yōu)選地，所述散熱裝置還包括:一測試架，所述測試架位于該容置空間中，所述測試架具有一封閉腔體及多個通風(fēng)孔，所述通風(fēng)口連通至該封閉腔體，該承載平臺位于該測試架上，且該承載平臺的所述透孔連通至該測試架的所述通風(fēng)孔，所述冷卻氣體提供裝置位于該測試架的一側(cè)邊，用以將該容置空間中的氣體導(dǎo)入所述測試架的封閉腔體。
[0008]優(yōu)選地，所述待測物為平板狀的光電元件。
[0009]優(yōu)選地，所述光源為單一發(fā)光體或多個發(fā)光體，所述光源提供強度為2400W/m2至3500ff/m2的光線，且所述光線的光譜范圍為200nm至1300nm。
[0010]優(yōu)選地，所述待測物所受的光強度的非均勻性小于5%。
[0011]本實用新型還涉及一種加速待測物老化的方法，用以縮短一待測物測試時間。[0012]在本實用新型的一實施例中，該方法包括以下步驟:(a)提供一溫濕度可控的容置空間；(b)在該容置空間提供一光源，其中該光源是用以提供強度大于1000W/m2的光線；及(c)提供一散熱裝置以降低該待測物的溫度。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟(b)中，該光源提供強度為2400W/m2至3500W/m2的光線，該光線的光譜范圍為200nm至1300nm，且該待測物所受的光強度的非均勻性小于5% ;所述步驟(c)中該散熱裝置是以熱對流方式降低該待測物的溫度。
[0014]優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟:(d)在一第一期間持續(xù)提供該光線后關(guān)閉該光源；(e)在一第二期間持續(xù)停止提供該光線后再開啟該光源，且在該第二期間中降低該容置空間中的溫度及提高該容置空間中的濕度 '及(f)反復(fù)依序進行所述步驟(d)及所述步驟(e)。
[0015]本實用新型的有益效果為:本實用新型借此可達到加速該待測物老化的效果。在一實施例中，可以在3個月內(nèi)模擬該待測物在戶外10年以上的老化效果，甚至可以在1.5個月內(nèi)模擬25年的老化效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1顯示本實用新型加速待測物老化的設(shè)備的一實施例的剖視示意圖。
[0017]圖2顯示本實用新型中承載平臺及中空導(dǎo)管的一實施例的立體示意圖。
[0018]圖3顯示本實用新型中承載平臺及中空導(dǎo)管的另一實施例的立體示意圖。
[0019]主要元件符號說明:
[0020]I 本實用新型加速待測物老化的設(shè)備的一實施例
[0021]3 散熱裝置
[0022]10 容置空間
[0023]12 殼體
[0024]14 待測物
[0025]16 光源
[0026]17 光線
[0027]18 光源開關(guān)
[0028]20 溫濕度控制裝置
[0029]21 進氣管
[0030]22 出氣管
[0031]30 承載平臺
[0032]32 中空導(dǎo)管
[0033]34 支撐裝置
[0034]36 測試架
[0035]38 冷卻氣體提供裝置
[0036]40 空間
[0037]42 冷卻氣體
[0038]121 進氣口
[0039]122 出氣口[0040]141上表面
[0041]142下表面
[0042]161發(fā)光體
[0043]301第一表面
[0044]302第二表面
[0045]303透孔
[0046]321間隙
[0047]322凹口
[0048]361封閉腔體
[0049]362通風(fēng)孔。
【具體實施方式】
[0050]參考圖1，顯示本實用新型加速待測物老化的設(shè)備的一實施例的剖視示意圖。該加速待測物老化的設(shè)備I包括一殼體12、一待測物14、一光源16、一光源開關(guān)18、一溫濕度控制裝置20及一散熱裝置3。 [0051]該殼體12為該加速待測物老化的設(shè)備I的主體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)定義出一容置空間10。該殼體12提供該容置空間10與外界絕熱保溫的功能，也就是，該容置空間10大致上為一封閉空間。該殼體12具有一個門(圖中未示)，其可開啟及關(guān)閉，以做為元件進出該容置空間10的通道。該殼體12具有一進氣口 121及一出氣口 122。
[0052]該待測物14位于該容置空間10中。在本實施例中，該待測物14為一平板狀的光電元件，例如:太陽能電池模塊。然而在其他實施例中，該待測物14可以是其他平版狀的元件。該待測物14具有一上表面141及一下表面142。
[0053]該光源16位于該容置空間10中，用以提供光線17以照射該待測物14的上表面141。該光源16為模擬太陽光的光源,且其光強度大于一般陽光的光強度(也就是1000W/m2)。在本實施例中，該光線17的光強度為一般陽光的2.4倍至3.5倍(也就是該光線17的光強度為2400W/m2至3500W/m2)，使得該待測物14的上表面141所受的光強度為2400W/m2至3500W/m2 (由全輻射計所測量)。較佳地，該待測物14所受的光強度的非均勻性小于5%(依據(jù)IEC60904-9中關(guān)于非均勻性(non-uniformity)的量測方式定義)。該光源16為單一發(fā)光體161或多個陣列排列的發(fā)光體161 (所述發(fā)光體161的種類可以相同或不同),且其光譜范圍為200nm至1300nm，在此范圍內(nèi)該光線17的各光波長的能量分布與太陽光的光譜相似。然而，在其他實施例中，該光源16為其他類型或種類的光源。
[0054]該光源開關(guān)18電性連接至該光源16，用以控制該光源16的開關(guān)。因此，在一實施例中，該光源16在該待測物14老化過程中為持續(xù)開啟；然而，在另一實施例中，該光源16在該待測物14老化過程中為開啟一段時間后關(guān)閉一段時間，如此反復(fù)進行，以模擬日夜交替的情況。
[0055]該溫濕度控制裝置20連接至該殼體12，以控制該容置空間10中的溫濕度，也就是將該容置空間10中的溫濕度控制在一預(yù)定范圍內(nèi)。在本實施例中，該溫濕度控制裝置20是利用一進氣管21連接至該殼體12的進氣口 121，以傳送冷空氣及/或濕空氣至該容置空間10中；此外該溫濕度控制裝置20是利用一出氣管22連接至該殼體12的出氣口 122，以將該容置空間10中的熱空氣及/或干空氣排出。在本實施例中，該容置空間10中的溫度可控制在-40V至90°C或-40°C至20°C的范圍中，且濕度可控制在20%至95%的范圍中。可以理解的是，該溫度及該濕度是依該待測物14未來可能會遇到的環(huán)境而設(shè)定其范圍。
[0056]該散熱裝置3是用以降低該待測物14的溫度，也就是用以將該待測物14的溫度控制在一預(yù)定范圍內(nèi)(例如:45°C至75°C之間)。在本實施例中，該散熱裝置3位于該容置空間10中，且還用以承載該待測物14。該散熱裝置3包括一承載平臺30、多個中空導(dǎo)管32、至少一支撐裝置34、一測試架36及一冷卻氣體提供裝置38。
[0057]該承載平臺30具有一第一表面301、一第二表面302及多個透孔303。所述透孔303是由該第一表面301貫穿至該第二表面302，且為陣列排列。所述中空導(dǎo)管32位于該承載平臺30的第一表面301，且其位置對應(yīng)所述透孔303以連通所述透孔303。所述中空導(dǎo)管32彼此間隔一間隙，且面對該待測物14的下表面142。
[0058]該支撐裝置34位于該中空導(dǎo)管32上，用以支撐該待測物14，使得該待測物14的第二表面142與該承載平臺30的第一表面301間隔一預(yù)設(shè)距離，而形成一空間40，以供氣體流動。可以理解的是，所述中空導(dǎo)管32的高度略小于該空間40的高度，使得該待測物14的第二表面142與所述中空導(dǎo)管32的頂端之間具有一距離，以供氣體流動。在本實施例中，該支撐裝置34位于該中空導(dǎo)管32上但不會完全覆蓋住該中空導(dǎo)管32。
[0059]該測試架36位于該容置空間10中，其具有一封閉腔體361及多個通風(fēng)孔362。所述通風(fēng)口 362位于該測試架36的上表面，且連通至該封閉腔體361。該承載平臺30位于該測試架36上，且該承載平臺30的所述透孔303連通至該測試架36的所述通風(fēng)孔362。
[0060]該冷卻氣體提供裝置38提供一冷卻氣體42。該冷卻氣體42穿過該承載平臺30的所述透孔303及所述中空導(dǎo)管32至該待測物14的第二表面142，以均勻地冷卻該待測物14。在本實施例中，該冷卻氣體提供裝置38 (例如:風(fēng)扇)位于該測試架36的一側(cè)邊，用以將該容置空間10中的氣體做為該冷卻氣體42導(dǎo)入該測試架36的封閉腔體361，位于該封閉腔體361中的該冷卻氣體42再繼續(xù)穿過該承載平臺30的所述透孔303及所述中空導(dǎo)管32而至該待測物14的第二表面142。
[0061]請參考圖2，顯示本實用新型中承載平臺及中空導(dǎo)管的一實施例的立體示意圖。在本實施例中，所述中空導(dǎo)管32為陣列排列，且彼此間隔一間隙321。每一中空導(dǎo)管32為一單一筒體，且固設(shè)(例如:焊接)于該承載平臺30的第一表面301上。在本實施例中，每一中空導(dǎo)管32的橫截面為圓形；然而，在其他實施例中，每一中空導(dǎo)管結(jié)構(gòu)32的橫截面可以是其他形狀，例如:方形。
[0062]在本實施例中，位于角落的中空導(dǎo)管32的頂端具有凹口 322，用以置放該支撐裝置34，該支撐裝置34為十字形，且置放于該中空導(dǎo)管32的四個凹口 322。要注意的是，該支撐裝置34并不會完全覆蓋該中空導(dǎo)管32。
[0063]請參考圖3，顯示本實用新型中承載平臺及中空導(dǎo)管的另一實施例的立體示意圖。在本實施例中，該支撐裝置34的長度橫跨位于最外圈的中空導(dǎo)管32而形成一方形框。在其他實施例中，該支撐裝置34也可以位于其他位置的中空導(dǎo)管32。請同時參考圖1及圖2，在該散熱裝置3的實際操作時，每一中空導(dǎo)管32的頂端與該待測物14的第二表面142間的距離較短，因此該冷卻氣體42離開每一中空導(dǎo)管32的頂端后會在此處形成一高壓區(qū)；相對地，該間隙321則形成一低壓區(qū)。當(dāng)該冷卻氣體42接觸該待測物14的第二表面142被加熱后形成一高溫氣體44后，該高溫氣體44接著會進入該低壓區(qū)(即該間隙321)才被排出。也就是，該高壓區(qū)及該低壓區(qū)形成一壓差，可避免該高溫氣體44進入其他位置的高壓區(qū)。因此，該冷卻氣體42離開每一中空導(dǎo)管32的頂端后皆可直接接觸到該待測物14的第二表面142而不會與該高溫氣體44混合，以確保該待測物14的第二表面142的每塊區(qū)域皆可接收到低溫的冷卻氣體42。借此，會使得該待測物14的每塊區(qū)域的溫度十分均勻，以提聞冷卻效果。
[0064]請再參考圖1，本實用新型加速待測物老化的方法的一實施例如下所述。首先，提供一溫濕度可控的容置空間10，且將該待測物14置于該容置空間10中。在本實施例中，該待測物14被該支撐裝置34所支撐。接著，于該容置空間10提供一光源16，其中該光源16是用以提供強度大于1000W/m2的光線17至該待測物14的上表面141，使得該待測物14的上表面141所受的光強度大于1000W/m2。在本實施例中，該光源16是持續(xù)開啟以持續(xù)照射該待測物14。
[0065]在本實施例中，該光源16為模擬太陽光的光源,且該光線17的光強度為一般陽光(IOOOff/m2)的2.4倍至3.5倍。也就是，該光線17的光強度為2400ff/m2至3500ff/m2,使得該待測物14的上表面141所受的光強度為2400W/m2至3500W/m2。
[0066]較佳地，該待測物14所受的光強度的非均勻性小于5% (依據(jù)IEC60904-9中關(guān)于非均勻性(non-uniformity)的量測方式定義)。該光源16的光譜范圍為200nm至1300nm。借此，可模擬該待測物14在日照時的條件，并且加強日照強度至2.4-3.5倍，并且提高該待測物14在光照下所產(chǎn)生的溫度，使得該待測物14的溫度高于在自然環(huán)境下照光所產(chǎn)生的溫度，以加速該待測物14因日照所發(fā)生的破壞或衰敗反應(yīng)。
[0067]在此條件下，該待測物14因為光照而升溫。此時，該容置空間10中的溫度及濕度控制在一預(yù)定范圍內(nèi)(例如:溫度控制在_40°C至90°C的范圍中，且濕度控制在20%至95%的范圍中)?？梢岳斫獾氖牵摐囟燃霸摑穸仁且涝摯郎y物14未來可能會遇到的環(huán)境而設(shè)定其范圍。
[0068]接著，提供一散熱裝置3以降低該待測物14的溫度。也就是，控制該待測物14的溫度在一預(yù)定范圍內(nèi)(例如:45°C至75°C之間)，可以有效抑制該待測物14的持續(xù)升溫，以避免該待測物14直接因溫度過熱(例如:超過90°C)而造成人為損壞而非自然破壞。在本實施例中，是利用該溫濕度控制裝置20以控制該容置空間10中的溫度及濕度，且利用該散熱裝置3以上述熱對流方式控制該待測物14的溫度。
[0069]在本實施例中，在相同的照光強度下，可以通過控制該容置空間10中的溫度及濕度，以及控制該散熱裝置3的風(fēng)速來控制該待測物14的溫度，越高的該待測物14溫度可以更加快該待測物14老化的速度。
[0070]本實施例的模擬機制為利用該光源16中紫外光(200nm-400nm)的能量對該待測物14的各項構(gòu)成、復(fù)合界面進行化學(xué)鍵的破壞，是破壞或衰敗的起始因子。另外，該光源16中可見光及紅外光的部分能夠造成不同材料吸熱不同的效果，所引發(fā)的熱效應(yīng)能夠加快材料破壞的速度，是破壞或衰敗的加速因子。
[0071]根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定律，若在照光時，該待測物14本身的溫度將會跟破壞的速度成指數(shù)的關(guān)系，因此利用光強度為太陽光的2.4-3.5倍的模擬光源以及控制該待測物14的溫度中可以達到快速老化的目的。原則上，光照度越高，越能有效地縮短老化時間，且該待測物14的溫度越高，加速老化的效果會越好。但該待測物14的溫度不能無限制的增加，因為若是該待測物14為太陽能電池模塊，其除了電池片本身外，還有一些高分子材料。該高分子材料在過高的溫度下，會產(chǎn)生直接性的破壞，而使得測試失敗，因為此破壞是人為損壞而非自然破壞。因此，該待測物14的溫度不能超過其材料可忍受的范圍。因此，使用本實用新型可以在3個月內(nèi)模擬該待測物14在戶外10年以上的老化效果，甚至可以在1.5個月內(nèi)模擬25年的老化效果。
[0072]本實用新型加速待測物老化的方法的另一實施例如下所述。本實施例與上一實施例大致相似，其不同處僅在于光照時間的調(diào)整。在本實施例中，在一第一期間持續(xù)提供該光線17后關(guān)閉該光源16，以模擬該待測物14在白天有日照的情況。接著，在一第二期間持續(xù)停止提供該光線17后再開啟該光源16，以模擬該待測物14在晚上無日照的情況，且在該第二期間中降低該容置空間10中的溫度(例如:-40°C至20°C)及提高該容置空間10中的濕度?？梢岳斫獾氖牵摰谝黄陂g及該第二期間是依該待測物14未來可能會遇到的環(huán)境而設(shè)定其范圍。如此，反復(fù)依序進行上述二步驟，也就是，該第一期間及該第二期間交替進行。借此，本實施例可以模擬戶外實際日夜交替的環(huán)境變化。此本實施例是利用光線及溫度的變化來讓該待測物14內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，通過高于正常戶外條件的溫度變化，以及短時間內(nèi)的模式變換來加速該待測物14內(nèi)部的應(yīng)力沖擊以加快該待測物14的老化速度。
[0073]此外，若該待測物14為太陽能電池模塊，本實用新型因為該光源16的光譜與太陽光近似，均勻性良好，可以將該待測物14接上負(fù)載發(fā)電，通過發(fā)電及電流的流動可以同時對該待測物14內(nèi)部做電流沖擊，加速該待測物14內(nèi)部因長期電流流動造成離子的推移及雜質(zhì)擴散的效果，進而加速老化效果。
[0074]在本實施例中，由于該光源16的光強度為太陽光的2.4-3.5倍，因此該待測物14的發(fā)電量也是正常發(fā)電量的2.4-3.5倍。此2.4-3.5倍的電流密度仍不會破壞該太陽能電池模塊的硅材料的結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生的材料衰減僅是線性增加2.4-3.5倍。因此，在相同溫度條件下，多倍照度產(chǎn)生的發(fā)電功率衰減是線性加速。此外，已知化學(xué)反應(yīng)速率每增加10°C，速率約快2倍。因此，在相同照度下，該太陽能電池模塊的功率衰減速度是以每增加10°C，衰減速度增加約2倍。因此，本實用新型利用多倍照度及提高溫度，可以加速該太陽能電池模塊的老化。
[0075]但是上述實施例僅為說明本實用新型的原理及其功效，而非用以限制本實用新型。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員對上述實施例進行修改及變化仍不脫本實用新型的精神。本實用新型的權(quán)利范圍應(yīng)如所附的權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種加速待測物老化的設(shè)備，用以縮短一待測物的測試時間，其特征在于，該設(shè)備包括: 一殼體，所述殼體內(nèi)定義出一容置空間； 一光源，所述光源位于該容置空間中，用以提供強度大于1000W/m2的光線； 一溫濕度控制裝置，所述溫濕度控制裝置連接至該殼體，用以控制該容置空間中的溫度及濕度；及 一散熱裝置，所述散熱裝置位于該容置空間內(nèi)，用以降低該待測物的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速待測物老化的設(shè)備，其特征在于，所述散熱裝置還用以承載該待測物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加速待測物老化的設(shè)備，其特征在于，所述散熱裝置包括: 一承載平臺，所述承載平臺具有多個透孔； 多個中空導(dǎo)管，所述多個中空導(dǎo)管位于該承載平臺的一表面，且連通所述透孔，其中所述中空導(dǎo)管彼此間隔一間隙，且面對該待測物； 至少一支撐裝置，所述至少一支撐裝置位于該中空導(dǎo)管上，用以支撐該待測物，使得該待測物與所述中空導(dǎo)管之間具有一距離； 一冷卻氣體提供裝置，所述冷卻氣體提供裝置提供一冷卻氣體穿過該承載平臺的所述透孔及所述中空導(dǎo)管至該待測物，以均勻冷卻該待測物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加速待測物老化的設(shè)備，其特征在于，所述散熱裝置還包括一測試架，所述測試架位于該容置空間中，所述測試架具有一封閉腔體及多個通風(fēng)孔，所述通風(fēng)口連通至該封閉腔體，該承載平臺位于該測試架上，且該承載平臺的所述透孔連通至該測試架的所述通風(fēng)孔，所述冷卻氣體提供裝置位于該測試架的一側(cè)邊，用以將該容置空間中的氣體導(dǎo)入所述測試架的封閉腔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速待測物老化的設(shè)備，其特征在于，所述待測物為平板狀的光電兀件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速待測物老化的設(shè)備，其特征在于，所述光源為單一發(fā)光體或多個發(fā)光體，所述光源提供強度為2400W/m2至3500W/m2的光線，且所述光線的光譜范圍為 200nm 至 1300nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速待測物老化的設(shè)備，其特征在于，所述待測物所受的光強度的非均勻性小于5%。
【文檔編號】H02S50/10GK203688421SQ201320881164
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】郭鐘亮, 秦海巖 申請人:樂利士實業(yè)股份有限公司, 北京鑒衡認(rèn)證中心有限公司