全球第三座CBTL防火实验室 台湾太阳光电验证新未来

【撰文／叶芷娴】
依据知名太阳能杂志Photon International 2011年3月公布的资料显示，台湾太阳能电池产量，在2010年已达三十亿瓦(3GW)，超越日本的二十五亿瓦(2.5GW)，高居全球第2位，仅次于中国大陆。做为全球太阳光电主要供应链的台湾太阳光电产业，要想深入国际市场经营，在外销市场上建立不败之地，以最快的速度通过验证是其中的关键。因此，无论是矽晶、薄膜或三五族的太阳光电产品，从产品完成到市场销售，均需依照各个国家的环境标准不同，通过各项繁复的检测验证后，才能更容易进入国外的市场。


透过模拟火源以及风洞的变化，可以测出火焰与温度对太阳光电模块的影响程度。(摄影／蔡鸿谋)
为了协助国内太阳光电产品高值化，成功开拓外销市场，工研院在经济部能源局的支持下，从2007年开始积极建置太阳光电测试实验室，之后陆续提供国内太阳光电产业有关矽晶型太阳能模块性能检测验证(IEC 61215)，与薄膜太阳能模块性能检测验证(IEC 61646)服务，不仅让台湾太阳光电产品的质量能同步于国际标准，也能透过检测协助厂商及早发现问题、加以改善，减少产品验证失败的机率，降低生产成本，有效提升国内产品在国际市场竞争力。

由于台湾并非IEC(国际电工协会)会员，为了完成国内的太阳光电国际认证实验室的拼图，于是工研院寻求拥有NCB(国家认证单位)的德国莱因(TÜV)技术顾问公司协助。回想起2006年与德国莱因的合作过程，负责与德国莱因接洽建置太阳光电测试实验室的工研院量测中心能源与环境计量技术组组长吴登峻表示，记得当时德国莱因由于业务量庞大，「排队检测一年，实际检测再半年。」检测时间的拉长，也让背负国内太阳光电产业期望的吴登峻倍感压力。

所幸工研院本身的研发团队能量足够，包括温度、机械负荷、冰雹冲击试验等，虽然很多验证设备都是从零开始建置，但也使得工研院太阳光电实验室有80％的测试系统都是自行研发，而也因为经历过「靠自己」的过程，让工研院的技术团队拥有极强的测试设备研发实力，之后团队同仁并以IECEE CBTL实验室技术专家身份，多次参与IEC(国际电气标准协会)的TC82太阳光电标准制订会议，在参与国际太阳光电标准制订上，拥有更高的主动权，并能陆续在第一时间提供国内这全球第二大太阳能电池产业即时的国际标准最新变动信息。

同时为了协助国内产业能更快速与国际产业链的结合，也成功地向负责制订国际产业标准的SEMI提案通过，成立台湾太阳光电技术委员会(Taiwan PV Technical Committee)，成为继欧洲、美国、日本之后，全球第四个拥有SEMI太阳光电技术委员会的国家，让台湾有主导制定PV国际产业标准的机会，目前已有一项国际PV产业标准进入最后一阶段投票，即将成为由台湾制订的国际PV产业标准。

至于本院与德国莱因合作关系，在完成国内第一座符合国际组织IECEE之 CBTL「太阳光电测试实验室」认证后，和工研院之后的合作也越来越顺利。目前，除了提供IEC 61215、61646及61730之测试验证服务，工研院也持续透过国际合作，取得美国UL 1703、UL 8703、美国加州CEC、日本JET、中国大陆CGC金太阳等的国际认证，促成台湾太阳光电产品能以「一测多证」的方式，协助国内太阳光电业者取得进入各国市场的通行证。

火焰+燃块测试

提供普遍性的太阳光电国际检测验证服务项目之外，工研院在2011年还新添了一个检测利器：「太阳光电模块防火测试实验室」，成为日本JET及美国UL之外，第三座拥有国际验证CBTL(认证机关测试实验室)防火测试技术的太阳光电测试实验室。

工研院量测中心主任段家瑞表示，太阳光电测试实验室提供太阳能模块的防火测试，主要是为了确保太阳光电模块对外部火焰具备足够的抗燃性，整套检测系统，能容纳2.6公尺x2.2公尺大的太阳光电模块，整体系统可耐燃至摄氏1,200度，透过模拟火源、以及风洞产生的风力变化，测试出火焰长度与温度对于太阳光电模块的影响程度，并全程以监控系统进行录像记录，以确认太阳能板材料的耐燃性。而为了因应太阳光电模块可能受到房屋结构与屋顶角度不同而有差异，还特别设计电控调整功能，依据不同环境设定，让太阳光电模块的倾斜角度可从0度到30度加以调整。

除了火焰之外，工研院还提供燃块的防火测试，目的是为了确认邻近建筑物遭遇火灾时所掉落或扬起的燃烧物，或是台湾常见的炮竹烟火余烬，是否会影响建筑物上的太阳光电模块安全。防火测试实验室模拟的燃块依据不同面积大小，防火等级由高而低可分为A、B、C三个等级，越高等级燃块热能越大，表示越难通过检测。以一般家用太阳光电模块来说，需达到C级标准，而百货公司等公共建筑则需提升至更高的B级，或最高的A级。

吴登峻认为，由于以往太阳能板应用，约九成都是装置在大型发电厂，这些发电厂本身即设有专业设备与专职人员维护，所以过去对于太阳光电产品的防火要求并不强制要求测试。随着目前越来越多的太阳光电产品安装在建筑屋顶或外墙，这些BIPV应用对于太阳能板的「安全」重视程度，不亚于建材的防火耐燃标准，也提高了市场对于「太阳光电模块防火测试」的验证需要。毕竟，对于整合太阳能电池的建筑物来说，防火安全才是第一考量要件。

特别是对于木造房子与常出现森林大火的美国来说，如何避免火灾扩大以及耐火程度，确实是当地重视太阳光电产品防火安全的重要因素，也因此，「防火」的合格证明也成为台湾太阳光电产品销往美国、欧洲市场的必要检测要件。

海风徐徐：太阳能板盐雾测试

由于太阳光电模块的设计使用寿命长达20年以上，在安装后的使用期间内，必须承受室外各种自然环境的严苛考验，因此不仅在性能方面的共通检验标准上，越来越严格，需要的检测项目越来越多。工研院为了打造客制化的产品外销条件，除了防火测试外，目前还针对海岛型国家，设置了「太阳光电模块盐雾测试」，提供产品检测验证服务。


工研院吴登峻组长指出，使用年限长达20年的太阳能板，应用在建材上，会有更高的安全要求。(摄影／蔡鸿谋)
「受到海岛型国家或近海区域空气中的盐分较高因素影响，空气中的钠离子易使PV上的高分子材料EVA产生裂解。」吴登峻解释，当高分子材料产生裂解，太阳能电池会被湿气与钠离子腐蚀而影响性能，长期下来会降低太阳能发电效率，以及减短太阳能电池的使用寿命，因此若能透过盐雾测试的验证合格，对于国内太阳光电产品销往临海国家将大有助益。

工研院的盐雾测试，采用控制系统与水流量计，自动将浓度5%的盐水气体化后，经喷嘴塔将盐水雾化后，让盐雾均匀由上而下散落在太阳光电模块上，经过长达96小时的测试后，经由目视检查(外观不得有严重缺陷产生)、功率量测(功率改变不得大于5%以上变化)，以及绝缘测试结果，确认是否通过盐雾的检测。未来，还将加入温湿度的变化检测，让盐雾测试可以模拟不同临海环境，完成更多样化的检测。

目前，象是台电位于滨海区域设立的太阳能发电厂，均要求相关太阳光电产品需通过此项检测认证。吴登峻幽默地说：「要用20年的太阳能板，看你用在哪里里，我们就要协助测试到哪里里，如果是用在农场，甚至还要做阿摩尼亚(氨)测试哩！」

建立大型PV户外实证平台

除了扩充检测项目之外，为了协助国内太阳光电模块或系统业者，顺利争取国际电厂建置标案，工研院也与屏东科技大学合作，利用南部日照强的优势，以植物工厂结合PV系统，进行大型太阳光电户外实证平台的研究。

吴登峻表示，由于太阳光电模块的检测，是以通过这些规范标准为主，但这些针对日照、雨淋、光老化等「加速寿命」实验的模拟测试依据，是否真能使用25-30年，还是需要实证数据支持实验预测。因此，许多国际电厂建置时，往往会要求厂商提供第三方长时间模块实证数据，而工研院目前建置中的实证平台，便是为了收集实证数据，提供比对实验室检测验证数据的信效度，以证明多晶矽、薄膜与聚光型模块长时间性能试验，以及太阳光电材料长时间可靠度试验。

吴登峻强调，加速寿命试验因为门槛高，国际上除了欧、美、日的顶尖研究单位有能力建置外，其它国家都还在努力中，而工研院也预计在2011年第四季完成自行设计的光老化环境测试系统建置，让工研院太阳光电检测实验室跻身顶尖检测实验室之列。

随着行政院在2009年公布的「再生能源发展条例」，以及2011年的「阳光屋顶百万座」政策，吴登峻也期望透过执行能源局支持的相关太阳光电产品量测验证技术的创新研发，建构越来越精致、完善的测试服务环境，提升台湾太阳光电国际贸易竞争力。