Что измеряет прибор для определения проницаемости кислорода

Прибор для определения проницаемости кислорода измеряет прохождение кислорода через плёнку или ламинат материала задней защитной плёнки солнечного модуля в контролируемых условиях. Обычно результатом является скорость проникновения кислорода (OTR) — количество кислорода, проходящее через заданную площадь за установленное время. Результаты могут указываться в см³/(м²·сут), при этом объём газа приводится к указанным условиям. Чем ниже OTR, тем выше сопротивление материала проникновению кислорода в условиях испытания.

OTR не следует путать с проницаемостью — свойством материала, которое также учитывает толщину образца и разность парциальных давлений кислорода. Многослойные задние защитные плёнки могут состоять из различных полимеров, покрытий и клеевых слоёв, поэтому сведение их характеристик к одному собственному значению проницаемости может вводить в заблуждение. По возможности указывайте полную структуру ламината, ориентацию сторон при испытании и фактические условия измерения.

Задняя защитная плёнка предохраняет тыльную сторону фотоэлектрического модуля и может обеспечивать электрическую изоляцию и устойчивость к воздействию окружающей среды. Данные о кислородном барьере помогают сравнивать материалы и исследовать компоненты, чувствительные к окислению, однако одного показателя OTR недостаточно для прогнозирования срока службы модуля. На пригодность задней защитной плёнки также могут влиять проницаемость для водяного пара, воздействие ультрафиолета, температурные циклы, электрические свойства и адгезия.

Как проводится испытание на проникновение кислорода

Образец герметично закрепляют между двумя камерами. Одна сторона подвергается воздействию испытательного газа, содержащего кислород, а на другой поддерживается более низкое парциальное давление кислорода. Кислород проходит через образец в сторону более низкого давления. Прибор измеряет количество кислорода, поступившего на эту сторону, и рассчитывает скорость проникновения с учётом открытой испытательной площади и сигнала, изменяющегося во времени.

В распространённой схеме с датчиком газ-носитель переносит проникший кислород к детектору. Система отслеживает сигнал до тех пор, пока он не будет соответствовать критериям стабильности выбранного метода. Температура и относительная влажность влияют на свойства многих полимерных барьеров, поэтому необходимо контролировать или документировать оба параметра. На результаты и возможность их сравнения также влияют состав испытательного газа, качество газа-носителя и условия давления.

Результат имеет смысл только в том случае, если измерение отражает прохождение газа через предусмотренную испытательную площадь. Ненадлежащая герметизация, повреждённые образцы, а также утечки в ячейке или газовых линиях могут привести к поступлению кислорода, не связанному с его проникновением через материал. Поэтому лаборатории проверяют фон системы и герметичность, кондиционируют образцы согласно установленным требованиям и подтверждают работоспособность с помощью подходящих эталонных материалов или процедур, рекомендованных изготовителем прибора.

Основные методы испытаний и стандарты

ASTM D3985 описывает метод определения скорости проникновения кислорода через пластиковую плёнку и листовой материал с использованием кулонометрического датчика. Этот метод может подходить для образца задней защитной плёнки солнечного модуля, если материал и условия испытания входят в область его применения и стороны согласовали процедуру. Он не является автоматически полноценным методом квалификации готового фотоэлектрического модуля или любой конструкции задней защитной плёнки.

К другим подходам относятся методы дифференциального давления, например описанные в ASTM D1434 для определения проникновения газа через пластиковую плёнку и листовой материал, а также применимые части ISO 15105 для пластиковых плёнок и листовых материалов. Методы различаются принципом обнаружения, условиями испытания и расчётами. Перед составлением спецификации на закупку или сравнением результатов ознакомьтесь с действующей редакцией стандарта и проверьте его область применения, требования к образцам и положения по оформлению результатов.

Для квалификации модулей покупателям следует отдельно определить применимые стандарты на фотоэлектрические модули и требования заказчика; серии IEC 61215 и IEC 61730 посвящены соответственно квалификации конструкции и безопасности модулей. Они не устанавливают единый универсальный допустимый предел OTR для задней защитной плёнки. paratronix предлагает приборы для измерения проницаемости водяного пара и другое испытательное оборудование; уточните у компании наличие и характеристики решений для испытаний на проникновение кислорода, подходящих для нужного метода.

Порядок испытаний и контроль качества

Начните с плана отбора образцов, указав производственные партии, места отбора и число повторов, требуемое методом или соглашением с заказчиком. Вырежьте образцы достаточного размера для испытательной ячейки, исключая складки, царапины и повреждённые края в области испытания. Зафиксируйте идентификационные данные ламината, его толщину и ориентацию. Перед установкой кондиционируйте образцы при согласованных температуре и влажности в течение установленного времени.

Осмотрите ячейку и уплотнительные поверхности, установите образец без деформации и проверьте герметичность в соответствии с процедурой, предусмотренной прибором. Задайте состав газа, расход, температуру и влажность согласно выбранному методу. Запустите испытание и дождитесь установления требуемого стационарного или иного указанного режима измерения. Для материалов с высокими барьерными свойствами испытание может длиться дольше, поэтому планируйте загрузку оборудования с учётом ожидаемой скорости проникновения.

Укажите отдельные результаты и требуемые сводные статистические показатели, а также открытую площадь, условия по газу, режим кондиционирования, толщину и ориентацию образца и любые отклонения. Включите сведения о приборе, статусе калибровки, дате испытания и редакции метода. Прежде чем рассматривать неожиданные различия между повторами как тенденцию, связанную с материалом, выясните их причину: на результаты могут влиять загрязнение, повреждение краёв, утечки и неполное достижение равновесия.

Области применения и покупатели

Производители задних защитных плёнок используют измерения проникновения кислорода для сравнения плёночных структур, оценки поступающих материалов и контроля изменений между производственными партиями. Производители фотоэлектрических модулей могут запрашивать такие данные при оценке поставщиков или исследовании изменений материалов. Производители полимеров и научно-исследовательские лаборатории могут использовать контролируемые сравнения, чтобы изучать влияние покрытий, клеевых материалов, старения и условий переработки на барьерные свойства.

При сравнении альтернативных конструкций используйте одинаковые метод и условия испытаний, а также включайте репрезентативные повторные образцы. Характеристики ламинированного материала с покрытием могут измениться после воздействия влажности или механического обращения, поэтому заранее согласуйте необходимую предварительную обработку. Если данные нужны для принятия решения о смене поставщика, установите критерии приёмки до начала испытаний и дополните OTR другими требованиями, относящимися к конструкции модуля.

Прибор для определения проницаемости кислорода, используемый для оценки задних защитных плёнок солнечных модулей, может дополнять испытания на проницаемость водяного пара, поскольку эти измерения характеризуют разные газы и особенности их переноса. В перечне оборудования paratronix указаны приборы для определения проницаемости водяного пара, а также приборы для проверки герметичности и прочности сварного шва. Покупателям следует напрямую уточнить пригодность оборудования, подходящие конфигурации и возможность работы с их образцами, а не предполагать, что один прибор охватывает все испытания.

Как выбрать прибор

Для начала определите ожидаемый диапазон OTR и запросите у поставщика сведения о применимом диапазоне измерений прибора, пределе обнаружения и неопределённости при предполагаемых условиях эксплуатации. Диапазон, указанный для одной температуры или влажности, может отличаться при других настройках. Проверьте размеры образцов, допустимую толщину, открытую площадь и совместимость уплотнения ячейки с жёсткими, текстурированными или многослойными материалами задней защитной плёнки.

Оцените возможности контроля температуры и влажности, требования к газам, количество испытательных ячеек, формирование отчётов в ПО и время стабилизации. Несколько ячеек могут увеличить пропускную способность, однако наличие независимого управления и возможность одновременных измерений следует проверить, а не считать само собой разумеющимися. Перед сравнением предложений разных поставщиков запросите демонстрацию или испытание репрезентативного образца с документированием полного метода и условий.

Уточните, как поставщик организует установку, обучение, калибровку, техническое обслуживание и поставку запасных частей в вашем регионе. Узнайте, соответствуют ли эталонные материалы, проверки герметичности и экспорт данных лабораторным процедурам. paratronix указывает, что в его лицензии на ведение деятельности содержится Единый код социального кредита 91370105689842696E; покупатели могут самостоятельно проверить регистрацию, отдельно уточнив характеристики прибора и любые заявления о соответствии методам испытаний.

Стоимость владения и будущие тенденции

Общая стоимость владения включает закупку и установку, испытательные газы, регуляторы, уплотнения, эталонные материалы, калибровку, обслуживание и рабочее время оператора. Длительное достижение равновесия может ограничивать пропускную способность даже при невысоких расходах на материалы. Оцените годовую потребность с учётом типов образцов и условий испытаний, а затем сравните производительность прибора со стоимостью и сроками выполнения испытаний во внешней лаборатории, использующей тот же согласованный метод.

При обосновании инвестиций следует учитывать ускорение принятия решений при разработке, сокращение числа затянувшихся расследований и преимущества испытаний большего числа производственных партий, помня при этом, что приборы не заменяют обоснованный план отбора образцов. Запросите подробные коммерческие предложения и условия обслуживания, включая замену датчиков и поддержку ПО. Составьте график технического обслуживания и проверки на основе инструкций изготовителя, требований лаборатории и фактических характеристик прибора.

По мере развития фотоэлектрических материалов лабораториям может потребоваться оценивать новые многослойные конструкции, содержание переработанных материалов и изменения барьерных свойств после воздействия окружающей среды. Улучшенная цифровая прослеживаемость и согласованное измерение проникновения кислорода и водяного пара могут сделать сравнения более полезными при условии контроля условий испытаний. Чтобы получить практичное коммерческое предложение, предоставьте paratronix сведения о структуре образца, ожидаемом диапазоне барьерных свойств, целевом методе, условиях окружающей среды и требуемой ежемесячной производительности.