CSTM LX 0322 00587-2021《晶硅電池彎曲強(qiáng)度測試方法》征求意見稿

ICSXX.XXX.XX

XXX

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMXXXXX-20XX

晶硅電池彎曲強(qiáng)度測試方法

Testmethodforflexuralstrengthofsiliconcells

（征求意見稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX

實(shí)施

中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

目錄

前言.........................................................................................................................................................................2

1范圍.....................................................................................................................................................................3

2規(guī)范性引用文件.................................................................................................................................................3

3術(shù)語和定義.........................................................................................................................................................3

4原理.....................................................................................................................................................................3

5試驗(yàn)設(shè)備及條件..................................................................................................................................................4

6試驗(yàn)步驟..............................................................................................................................................................4

7計(jì)算......................................................................................................................................................................5

8測試報(bào)告..............................................................................................................................................................5

附錄A（資料性）電池片彎曲強(qiáng)度測試輥棒間距選取驗(yàn)證試驗(yàn)....................................................................7

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晶硅電池彎曲強(qiáng)度測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了晶體硅光伏電池彎曲強(qiáng)度測試方法的術(shù)語和定義、設(shè)備要求、樣品要求、環(huán)境要求、

測試方法、數(shù)據(jù)處理、測試報(bào)告等。

本文件適用于晶體硅光伏電池（如PERC、TOPCon等）彎曲強(qiáng)度測試。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T6569精細(xì)陶瓷彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法

GB/T16491電子式萬能試驗(yàn)機(jī)

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語與定義適用于本文件。

3.1

彎曲強(qiáng)度flexuralstrength

一個(gè)特定的彈性梁受彎曲載荷斷裂時(shí)的最大應(yīng)力。

[來源：GB/T6569-2006，3.1]

3.2

四點(diǎn)彎曲four-pointflexure

一種測量彎曲強(qiáng)度的受力結(jié)構(gòu)，試樣被定位在兩個(gè)下輥棒和兩個(gè)上輥棒之間，上下輥棒相對(duì)運(yùn)動(dòng)使

試樣產(chǎn)生彎曲。

[來源：GB/T6569-2006，3.2]

4原理

對(duì)矩形截面的梁試樣施加彎曲載荷直到試樣斷裂，假定試樣材料為各向同性和線彈性，通過斷裂時(shí)

的臨界載荷、夾具和試樣的尺寸可以計(jì)算試樣的彎曲強(qiáng)度。

[來源：GB/T6569-2006，4]

5試驗(yàn)設(shè)備及條件

5.1試驗(yàn)機(jī)

具有均勻的橫梁位移速度的材料試驗(yàn)機(jī)。顯示斷裂時(shí)的載荷誤差小于1%。

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1-上輥棒；

2-支撐輥棒；

3-上跨距ι；

4-下跨距L。

注：四點(diǎn)彎曲較常用，因?yàn)橥ㄟ^此種方法能測得更均勻的最大應(yīng)力。

圖1彎曲強(qiáng)度測試結(jié)構(gòu)

5.2試驗(yàn)夾具

5.2.1概述

四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)采用圖1所示的結(jié)構(gòu)，使用固定夾具進(jìn)行測試。

5.2.2輥棒

試驗(yàn)由輥棒來支持和加載。輥棒可以是圓柱形圓棒，輥棒的洛氏硬度不應(yīng)低于50HRC，輥棒的長

度應(yīng)大于230mm，輥棒的直徑為6mm。輥棒表面光滑，直徑的均勻性誤差在±0.015mm。輥棒可以自

由滾動(dòng)或固定不動(dòng)。

5.2.3四點(diǎn)彎曲結(jié)構(gòu)

四個(gè)輥棒應(yīng)獨(dú)立可調(diào)整，輥棒之間的平行度誤差不應(yīng)大于0.015mm，所有輥棒應(yīng)垂直于試樣放置，

保證與試樣緊密接觸。

5.2.4輥棒的定位

輥棒的定位應(yīng)精確到±0.1mm。四點(diǎn)彎曲裝置中兩個(gè)上輥棒應(yīng)放置在兩個(gè)支撐輥棒之間。

5.2.5夾具的材料

夾具應(yīng)具有足夠的硬度以免產(chǎn)生永久變形。夾具應(yīng)采用洛氏硬度至少為25HRC的金屬。

5.2環(huán)境及工作條件

試驗(yàn)溫度25℃±5℃，相對(duì)濕度不大于80%。

周圍無振動(dòng)、無腐蝕性介質(zhì)和無較強(qiáng)電磁場干擾的環(huán)境條件。

6試驗(yàn)步驟

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詳細(xì)試驗(yàn)步驟如下：

a）選擇精度優(yōu)于0.002mm的千分尺，用于測量試樣的寬度（b）。選擇精度優(yōu)于0.001mm的金相顯微

鏡，用于測量試樣的厚度（d）；

b）根據(jù)電池片的尺寸調(diào)整支撐輥間和上輥棒間的距離。常規(guī)尺寸電池片支撐輥間距和上輥棒間距建議

值參照表1。驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)參見附錄A；

表1不同尺寸電池片測試推薦輥距值

電池片尺寸支撐輥間距上輥棒間距

166mm40mm80mm

182mm44mm88mm

210mm50mm100mm

c）在測試中應(yīng)保證上下輥棒的清潔，把試驗(yàn)電池正表面朝上，沿細(xì)柵方向的邊與支撐桿垂直或平行放

置，置于測試夾具的兩根下輥棒中間。應(yīng)小心放置試驗(yàn)以免損傷。試樣兩端伸出支撐輥棒接觸點(diǎn)部分的

長度宜相同。特殊柵線圖案的電池放置方式可自定義。檢查試樣和所有輥棒的線接觸情況以保證一個(gè)連

續(xù)的線性載荷。另應(yīng)在夾具周圍放置保護(hù)屏防止斷裂碎片飛濺；

d）調(diào)整試驗(yàn)機(jī)加載速度至2mm/min~150mm/min范圍內(nèi)，以連續(xù)均勻的速度通過壓頭對(duì)試樣施加壓力，

使試樣逐漸彎曲直至斷裂，記錄其斷裂時(shí)所受的壓力值F。記錄載荷的精度為±1%以上；

e）清理碎片并準(zhǔn)備試驗(yàn)分析；

f）測量記錄實(shí)驗(yàn)溫度和濕度。

7計(jì)算

四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度按式（1）計(jì)算：

······················································（1）

3??

2

δ=??

式中：

δ——彎曲強(qiáng)度，單位兆帕（MPa）；

F——最大載荷，單位牛頓（N）；

a——試驗(yàn)所受彎曲力臂的長度，單位毫米（mm）；

b——試樣寬度，單位毫米（mm）；

d——平行于加載方向的試樣高度（厚度），單位毫米（mm）。

8測試報(bào)告

測試報(bào)告至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：

a)標(biāo)題；

b)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址；

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c)客戶的名稱和聯(lián)絡(luò)信息；

d)試樣的必要信息，包括類型、尺寸、制備工藝等；

e)試驗(yàn)設(shè)備的名稱、型號(hào)及等級(jí)；

f)試樣的放置方式、試驗(yàn)速度；

g)試樣上壓輥下支撐輥間的距離、試樣寬度和厚度，以及樣品破碎時(shí)的壓力值；

h)任何與標(biāo)準(zhǔn)中的測試方法不同的地方，說明采用特殊方法的原因；

i）試驗(yàn)單位、人員、試驗(yàn)日期。

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附錄A

（資料性）

電池片彎曲強(qiáng)度測試輥棒間距選取驗(yàn)證試驗(yàn)

電池片是脆性材料，彎曲強(qiáng)度應(yīng)符合典型的材料彎曲圖，如圖A.1。

圖中：

P——彎曲最大載荷，單位牛（N）；

f-max——彎曲試件最大撓度，單位毫米（mm）；

圖A.1典型的材料彎曲圖

A.1不同輥棒間距形變曲線

電池片的彎曲強(qiáng)度取決于本身固有的抵抗斷裂的能力以及電池片本身的特點(diǎn)，也受測試工序條件的

影響:包括輥棒間距值、加載速度，測試環(huán)境，試樣尺寸，測試夾具等。在對(duì)各影響因素的影響程度進(jìn)

行過充分驗(yàn)證后，認(rèn)為對(duì)電池彎曲強(qiáng)度結(jié)果影響最大的是輥棒間距值。設(shè)計(jì)不同輥棒間距值，電池片形

變量和加載力分別作為橫縱坐標(biāo)，對(duì)電池片進(jìn)行彎曲強(qiáng)度測試，得到彎曲曲線，結(jié)果如下：

1）166mm尺寸電池片:

（a）40mm/80mm輥距時(shí)形變曲線

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注：使用上輥距40mm、支撐輥距80mm輥距值時(shí)，可以看出加載載荷和形變距離有強(qiáng)相關(guān)性，電池片在最大載荷

值附近出現(xiàn)破裂，符合脆性材料彎曲特性。

(b)40mm/90mm輥距時(shí)形變曲線

注：使用上輥距40mm、支撐輥距90mm輥距值時(shí)，可以看出加載載荷和形變距離相關(guān)性較弱，電池片在最大載荷

附近震蕩一段時(shí)間后才出現(xiàn)破裂，與典型脆性材料彎曲特性存在部分偏差。

（c）50mm/100mm輥距時(shí)形變曲線

注：使用上輥距50mm、支撐輥距100mm輥距值時(shí)，可以看出加載載荷和形變距離相關(guān)性更弱，電池片在最大載荷

附件振蕩更長一段時(shí)間后才出現(xiàn)破裂，與典型脆性材料彎曲特性存在較大偏差。

圖A.2166mm尺寸電池片不同輥距設(shè)計(jì)值對(duì)應(yīng)形變曲線

綜上，166mm尺寸電池片跨距的選擇，從實(shí)際電池片形變曲線與脆性材料形變特性的符合程度來看，

推薦圖（a）40mm/80mm的輥距設(shè)計(jì)方案。

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2）182mm尺寸電池片:

（a）44mm/88mm輥距時(shí)形變曲線

注：使用上輥距44mm、支撐輥距88mm輥距值時(shí)，可以看出加載載荷和形變距離有強(qiáng)相關(guān)性，電池片在最大載荷

附近出現(xiàn)破裂，符合脆性材料彎曲特性。

（b）50mm/100mm輥距時(shí)形變曲線

注：使用上輥距50mm、支撐輥距100mm輥距值時(shí)，可以看出加載載荷和形變距離相關(guān)性較弱，電池片在最大載荷

附近反復(fù)震蕩后才出現(xiàn)破裂，與典型脆性材料彎曲特性存在偏差。

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（c）60mm/120mm輥距時(shí)形變曲線

注：使用上輥距60mm、支撐輥距120mm輥距值時(shí)，可以看出加載載荷和形變距離相關(guān)性更弱，電池片在最大載荷

出現(xiàn)一段時(shí)間后才出現(xiàn)破裂，與典型脆性材料彎曲特性存在較大偏差。

圖A.3182mm尺寸電池片不同輥距設(shè)計(jì)值對(duì)應(yīng)形變曲線

綜上，182mm電池片跨距選擇，從實(shí)際電池片形變曲線與脆性材料形變特性的符合程度來看，推薦