CSTM-晶硅電池彎曲強度測試方法

ICSXX.XXX.XXXXX團 體 標 準T/CSTMXXXXX-20XX晶硅電池彎曲強度測試方法Testmethodforflexuralstrengthofsiliconcells（征求意見稿）202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施發(fā)布中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布T/CSTMXXXXX—20211晶硅電池彎曲強度測試方法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、測試報告等。本文件適用于晶體硅光伏電池（如PERC、TOPCon等）彎曲強度測試。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精細陶瓷彎曲強度試驗方法GB/T16491電子式萬能試驗機3術(shù)語和定義下列術(shù)語與定義適用于本文件。3.1彎曲強度flexuralstrength一個特定的彈性梁受彎曲載荷斷裂時的最大應(yīng)力。[來源：GB/T6569-2006，3.1]3.2四點彎曲four-pointflexure一種測量彎曲強度的受力結(jié)構(gòu)，試樣被定位在兩個下輥棒和兩個上輥棒之間，上下輥棒相對運動使試樣產(chǎn)生彎曲。[來源：GB/T6569-2006，3.2]4原理對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，通過斷裂時的臨界載荷、夾具和試樣的尺寸可以計算試樣的彎曲強度。[來源：GB/T6569-2006，4]5試驗設(shè)備及條件5.1試驗機具有均勻的橫梁位移速度的材料試驗機。顯示斷裂時的載荷誤差小于1%。 1-上輥棒；2-支撐輥棒；3-上跨距ι；4-下跨距L。注：四點彎曲較常用，因為通過此種方法能測得更均勻的最大應(yīng)力。圖1彎曲強度測試結(jié)構(gòu)試驗夾具5.2.1概述四點彎曲試驗采用圖1所示的結(jié)構(gòu)，使用固定夾具進行測試。5.2.2輥棒試驗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。輥棒可以自由滾動或固定不動。5.2.3四點彎曲結(jié)構(gòu)四個輥棒應(yīng)獨立可調(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。四點彎曲裝置中兩個上輥棒應(yīng)放置在兩個支撐輥棒之間。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)境及工作條件試驗溫度25℃±5℃，相對濕度不大于80%。周圍無振動、無腐蝕性介質(zhì)和無較強電磁場干擾的環(huán)境條件。6試驗步驟詳細試驗步驟如下：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。驗證試驗數(shù)據(jù)參見附錄A；表SEQ表A\*ARABIC1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166mm40mm80mm182mm44mm88mm210mm50mm100mmc）在測試中應(yīng)保證上下輥棒的清潔，把試驗電池正表面朝上，沿細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)小心放置試驗以免損傷。試樣兩端伸出支撐輥棒接觸點部分的長度宜相同。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連續(xù)的線性載荷。另應(yīng)在夾具周圍放置保護屏防止斷裂碎片飛濺；d）調(diào)整試驗機加載速度至mm/min150mm/min范圍內(nèi)，以連續(xù)均勻的速度通過壓頭對試樣施加壓力，使試樣逐漸彎曲直至斷裂，記錄其斷裂時所受的壓力值F。記錄載荷的精度為±1%以上；e）清理碎片并準備試驗分析；f）測量記錄實驗溫度和濕度。7計算四點彎曲強度按式（1）計算： δ=3Fabd2QUOTEPCE=PoutPin×100%QUOTEPout=VOC×ISCA 式中：δ——彎曲強度，單位兆帕（MPa）；F——最大載荷，單位牛頓（N）；a——試驗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測試報告測試報告至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：標題；實驗室的名稱和地址；客戶的名稱和聯(lián)絡(luò)信息；試樣的必要信息，包括類型、尺寸、制備工藝等；試驗設(shè)備的名稱、型號及等級；試樣的放置方式、試驗速度；試樣上壓輥下支撐輥間的距離、試樣寬度和厚度，以及樣品破碎時的壓力值；任何與標準中的測試方法不同的地方，說明采用特殊方法的原因；i）試驗單位、人員、試驗日期。

（資料性）

電池片彎曲強度測試輥棒間距選取驗證試驗電池片是脆性材料，彎曲強度應(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）；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，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。在對各影響因素的影響程度進行過充分驗證后，認為對電池彎曲強度結(jié)果影響最大的是輥棒間距值。設(shè)計不同輥棒間距值，電池片形變量和加載力分別作為橫縱坐標，對電池片進行彎曲強度測試，得到彎曲曲線，結(jié)果如下：1）166mm尺寸電池片:40mm/80mm輥距時形變曲線注：使用上輥距40mm、支撐輥距80mm輥距值時，可以看出加載載荷和形變距離有強相關(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輥距時形變曲線注：使用上輥距40mm、支撐輥距90mm輥距值時，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輥距時形變曲線注：使用上輥距50mm、支撐輥距100mm輥距值時，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)計值對應(yīng)形變曲線40mm/80mm的輥距2）182mm尺寸電池片:44mm/88mm輥距時形變曲線注：使用上輥距44mm、支撐輥距88mm輥距值時，可以看出加載載荷和形變距離有強相關(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。50mm/100mm輥距時形變曲線注：使用上輥距50mm、支撐輥距100mm輥距值時，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震蕩后才出現(xiàn)破裂，與典型脆性材料彎曲特性存在偏差。60mm/120mm輥距時形變曲線注：使用上輥距60mm、支撐輥距120mm輥距值時，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)計值對應(yīng)形變曲線44mm/88mm的輥距3）210mm尺寸電池片:50mm/100mm輥距時形變曲線注：使用上輥距50mm、支撐輥距100mm輥距值時，可以看出加載載荷和形變距離有強相關(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。50mm/110mm輥距時形變曲線注：使用上輥距50mm、支撐輥距110mm輥距值時，可以看出加載載荷和形變距離沒有相關(guān)性較弱，電池片在最大載荷附近震蕩一