CSTM-晶硅电池弯曲强度测试方法

ICSXX.XXX.XXXXX团 体 标 准T/CSTMXXXXX-20XX晶硅电池弯曲强度测试方法Testmethodforflexuralstrengthofsiliconcells（征求意见稿）202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施发布中关村材料试验技术联盟发布T/CSTMXXXXX—20211晶硅电池弯曲强度测试方法1范围本文件规定了晶体硅光伏电池弯曲强度测试方法的术语和定义、设备要求、样品要求、环境要求、测试方法、数据处理、测试报告等。本文件适用于晶体硅光伏电池（如PERC、TOPCon等）弯曲强度测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6569精细陶瓷弯曲强度试验方法GB/T16491电子式万能试验机3术语和定义下列术语与定义适用于本文件。3.1弯曲强度flexuralstrength一个特定的弹性梁受弯曲载荷断裂时的最大应力。[来源：GB/T6569-2006，3.1]3.2四点弯曲four-pointflexure一种测量弯曲强度的受力结构，试样被定位在两个下辊棒和两个上辊棒之间，上下辊棒相对运动使试样产生弯曲。[来源：GB/T6569-2006，3.2]4原理对矩形截面的梁试样施加弯曲载荷直到试样断裂，假定试样材料为各向同性和线弹性，通过断裂时的临界载荷、夹具和试样的尺寸可以计算试样的弯曲强度。[来源：GB/T6569-2006，4]5试验设备及条件5.1试验机具有均匀的横梁位移速度的材料试验机。显示断裂时的载荷误差小于1%。 1-上辊棒；2-支撑辊棒；3-上跨距ι；4-下跨距L。注：四点弯曲较常用，因为通过此种方法能测得更均匀的最大应力。图1弯曲强度测试结构试验夹具5.2.1概述四点弯曲试验采用图1所示的结构，使用固定夹具进行测试。5.2.2辊棒试验由辊棒来支持和加载。辊棒可以是圆柱形圆棒，辊棒的洛氏硬度不应低于50HRC，辊棒的长度应大于230mm，辊棒的直径为6mm。辊棒表面光滑，直径的均匀性误差在±0.015mm。辊棒可以自由滚动或固定不动。5.2.3四点弯曲结构四个辊棒应独立可调整，辊棒之间的平行度误差不应大于0.015mm，所有辊棒应垂直于试样放置，保证与试样紧密接触。5.2.4辊棒的定位辊棒的定位应精确到±0.1mm。四点弯曲装置中两个上辊棒应放置在两个支撑辊棒之间。5.2.5夹具的材料夹具应具有足够的硬度以免产生永久变形。夹具应采用洛氏硬度至少为25HRC的金属。5.2环境及工作条件试验温度25℃±5℃，相对湿度不大于80%。周围无振动、无腐蚀性介质和无较强电磁场干扰的环境条件。6试验步骤详细试验步骤如下：a）选择精度优于0.002mm的千分尺，用于测量试样的宽度（b）。选择精度优于0.001mm的金相显微镜，用于测量试样的厚度（d）；b）根据电池片的尺寸调整支撑辊间和上辊棒间的距离。常规尺寸电池片支撑辊间距和上辊棒间距建议值参照表1。验证试验数据参见附录A；表SEQ表A\*ARABIC1不同尺寸电池片测试推荐辊距值电池片尺寸支撑辊间距上辊棒间距166mm40mm80mm182mm44mm88mm210mm50mm100mmc）在测试中应保证上下辊棒的清洁，把试验电池正表面朝上，沿细栅方向的边与支撑杆垂直或平行放置，置于测试夹具的两根下辊棒中间。应小心放置试验以免损伤。试样两端伸出支撑辊棒接触点部分的长度宜相同。特殊栅线图案的电池放置方式可自定义。检查试样和所有辊棒的线接触情况以保证一个连续的线性载荷。另应在夹具周围放置保护屏防止断裂碎片飞溅；d）调整试验机加载速度至mm/min150mm/min范围内，以连续均匀的速度通过压头对试样施加压力，使试样逐渐弯曲直至断裂，记录其断裂时所受的压力值F。记录载荷的精度为±1%以上；e）清理碎片并准备试验分析；f）测量记录实验温度和湿度。7计算四点弯曲强度按式（1）计算： δ=3Fabd2QUOTEPCE=PoutPin×100%QUOTEPout=VOC×ISCA 式中：δ——弯曲强度，单位兆帕（MPa）；F——最大载荷，单位牛顿（N）；a——试验所受弯曲力臂的长度，单位毫米（mm）；b——试样宽度，单位毫米（mm）；d——平行于加载方向的试样高度（厚度），单位毫米（mm）。8测试报告测试报告至少应包含以下内容：标题；实验室的名称和地址；客户的名称和联络信息；试样的必要信息，包括类型、尺寸、制备工艺等；试验设备的名称、型号及等级；试样的放置方式、试验速度；试样上压辊下支撑辊间的距离、试样宽度和厚度，以及样品破碎时的压力值；任何与标准中的测试方法不同的地方，说明采用特殊方法的原因；i）试验单位、人员、试验日期。

（资料性）

电池片弯曲强度测试辊棒间距选取验证试验电池片是脆性材料，弯曲强度应符合典型的材料弯曲图，如图A.1。图中：P——弯曲最大载荷，单位牛（N）；f-max——弯曲试件最大挠度，单位毫米（mm）；典型的材料弯曲图A.1不同辊棒间距形变曲线电池片的弯曲强度取决于本身固有的抵抗断裂的能力以及电池片本身的特点，也受测试工序条件的影响:包括辊棒间距值、加载速度，测试环境，试样尺寸，测试夹具等。在对各影响因素的影响程度进行过充分验证后，认为对电池弯曲强度结果影响最大的是辊棒间距值。设计不同辊棒间距值，电池片形变量和加载力分别作为横纵坐标，对电池片进行弯曲强度测试，得到弯曲曲线，结果如下：1）166mm尺寸电池片:40mm/80mm辊距时形变曲线注：使用上辊距40mm、支撑辊距80mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离有强相关性，电池片在最大载荷值附近出现破裂，符合脆性材料弯曲特性。(b)40mm/90mm辊距时形变曲线注：使用上辊距40mm、支撑辊距90mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离相关性较弱，电池片在最大载荷附近震荡一段时间后才出现破裂，与典型脆性材料弯曲特性存在部分偏差。（c）50mm/100mm辊距时形变曲线注：使用上辊距50mm、支撑辊距100mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离相关性更弱，电池片在最大载荷附件振荡更长一段时间后才出现破裂，与典型脆性材料弯曲特性存在较大偏差。图A.2166mm尺寸电池片不同辊距设计值对应形变曲线40mm/80mm的辊距2）182mm尺寸电池片:44mm/88mm辊距时形变曲线注：使用上辊距44mm、支撑辊距88mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离有强相关性，电池片在最大载荷附近出现破裂，符合脆性材料弯曲特性。50mm/100mm辊距时形变曲线注：使用上辊距50mm、支撑辊距100mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离相关性较弱，电池片在最大载荷附近反复震荡后才出现破裂，与典型脆性材料弯曲特性存在偏差。60mm/120mm辊距时形变曲线注：使用上辊距60mm、支撑辊距120mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离相关性更弱，电池片在最大载荷出现一段时间后才出现破裂，与典型脆性材料弯曲特性存在较大偏差。图A.3182mm尺寸电池片不同辊距设计值对应形变曲线44mm/88mm的辊距3）210mm尺寸电池片:50mm/100mm辊距时形变曲线注：使用上辊距50mm、支撑辊距100mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离有强相关性，电池片在最大载荷附近出现破裂，符合脆性材料弯曲特性。50mm/110mm辊距时形变曲线注：使用上辊距50mm、支撑辊距110mm辊距值时，可以看出加载载荷和形变距离没有相关性较弱，电池片在最大载荷附近震荡一