ICS27.160

CCSF12

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTM00587—2023

晶體硅光伏電池彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法四點(diǎn)彎

曲法

Testmethodforflexuralstrengthofcrystallinesiliconcells—Four-pointflexural

全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)

2023-09-28發(fā)布2023-12-28實(shí)施

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

T/CSTM00587-2023

晶體硅光伏電池彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法四點(diǎn)彎曲法

1范圍

本文件規(guī)定了晶體硅光伏電池彎曲強(qiáng)度四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)方法的術(shù)語和定義、原理、試驗(yàn)設(shè)備及要求、

試樣要求、試驗(yàn)步驟、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彎曲強(qiáng)度采用四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。

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

3術(shù)語和定義

GB/T6569界定的以及下列術(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。

5試驗(yàn)設(shè)備及條件全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)

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)。

5.2夾具

1

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5.2.1結(jié)構(gòu)

四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)使用夾具結(jié)構(gòu)見圖1。

標(biāo)引序號(hào)說明：

1——上壓輥棒；

2——支撐輥棒。

圖1四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度測試結(jié)構(gòu)示意圖

5.2.2輥棒

試樣由輥棒來支撐和加載。輥棒為圓柱形金屬棒，洛氏硬度不低于40HRC，長度宜大于230mm，

直徑為6mm±0.015mm。輥棒表面光滑，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)可獨(dú)立調(diào)整，輥棒之間的平行度誤差不大于0.015mm，以保證與試樣緊密接觸。

5.2.4輥棒的定位

輥棒的定位精度為±0.1mm。

5.3環(huán)境及工作條件

試驗(yàn)溫度25℃±5℃，相對(duì)濕度不大于80%RH，周圍無振動(dòng)、無腐蝕性介質(zhì)和無較強(qiáng)電磁場干擾。

6試樣要求

6.1準(zhǔn)備10片電池片樣品，試樣電池片外觀和電致發(fā)光成像測試（EL）無異常。

6.2標(biāo)注試樣電池片的全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)寬度值b和厚度值d，如圖2所示。

2

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圖2電池片尺寸標(biāo)準(zhǔn)示意圖

7試驗(yàn)步驟

7.1使用精度不小于0.002mm的千分尺測量試樣的寬度值和厚度值。試樣厚度值在測試后選取試樣斷

裂處或者接近斷裂處進(jìn)行測量，每個(gè)樣品測試三組數(shù)據(jù)。

7.2根據(jù)試樣電池片類型調(diào)整上壓輥棒間和支撐輥棒間的距離。常規(guī)尺寸電池片輥間距值見表1。

表1常規(guī)電池片輥距值

單位為毫米

電池片類型上壓輥棒間距（?1）支撐輥棒間距（?2）

16640±180±1

18244±188±1

21050±1100±1

7.3試驗(yàn)電池片正面朝上，電池片置于兩根支撐輥棒中間，其細(xì)柵方向與支撐輥棒平行放置，見圖3。

試樣兩端伸出支撐輥棒接觸點(diǎn)部分的長度宜相同。特殊柵線圖案電池片放置方式可自定義。檢查試樣和

所有輥棒的線接觸情況確保能施加連續(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。

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圖3試驗(yàn)電池片放置示意圖

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7.4調(diào)整試驗(yàn)機(jī)加載速度為150mm/min±3mm/min，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，精度不小于±1%。

7.5清理碎片并準(zhǔn)備試驗(yàn)分析。

8數(shù)據(jù)處理

8.1四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度按公式（1）計(jì)算：

3??

δ=……………（1）

??2

式中：

δ——彎曲強(qiáng)度，單位兆帕（MPa）；

F——最大載荷，單位牛頓（N）；

a——試樣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——試樣厚度，單位毫米（mm）。

8.2數(shù)據(jù)的處理方式、驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)見附錄A。

取10片試樣樣品的均值作為四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度值。

9試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：

a)名稱；

b)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址；

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)試樣上壓輥棒和支撐輥棒間的距離、試樣寬度和厚度，以及樣品破碎時(shí)的壓力值；

h)四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度值及測量不確定度；

i)任何與本文件中的測試方法不同的地方，說明采用特殊方法的原因；

j)試驗(yàn)單位、人員、試驗(yàn)日期。

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附錄A

（資料性）

常規(guī)電池片四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度測試輥棒間距設(shè)置驗(yàn)證試驗(yàn)

A.1電池片材料彎曲特性

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，見圖A.1。

標(biāo)引序號(hào)說明：

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.2不同輥棒間距設(shè)計(jì)加載載荷與形變曲線

A.2.1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)度測試形成曲線。

A.2.2166類型電池片彎曲強(qiáng)度測試形成曲線見圖A.2。

1）使用上壓輥棒間距40mm、支撐輥棒間距80mm時(shí)，圖A.2a）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；

2）使用上壓輥棒間距40mm、支撐輥棒間距90mm時(shí)，圖A.2b）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；

3）使用上壓輥棒間距50mm、支撐輥棒間距100mm時(shí)，圖A.2c）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

全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)存在較大偏差；

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a）40mm/80mm輥棒間距形變曲線

b)40mm/90mm輥棒間距形變曲線

c）50mm/100mm輥棒間距形變曲線

全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)圖A.2166類型電池片不同輥棒間距設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)形變曲線

4）166類型電池片跨距的選擇，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，選

擇40mm/80mm輥棒間距方案。

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A.2.3182類型電池片彎曲強(qiáng)度測試形成曲線見圖A.3。

1）使用上壓輥棒間距44mm、支撐輥棒間距88mm時(shí)，圖A.3a)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；

2）使用上壓輥棒間距50mm、支撐輥棒間距100mm時(shí)，圖A.3b)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；

3）使用上壓輥棒間距60mm、支撐輥棒間距120mm時(shí)，圖A.3c)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；

a）44mm/88mm輥棒間距形變曲線

b）50mm/100mm輥棒間距形變曲線

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c）60mm/120mm輥棒間距形變曲線

圖A.3182類型電池片不同輥棒間距設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)形變曲線

4）182類型電池片跨距的選擇，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，選

擇44mm/88mm輥棒間距方案。

A.2.4210類型電池片彎曲強(qiáng)度測試形成曲線見圖A.4。

1）使用上壓輥棒間距50mm、支撐輥棒間距100mm時(shí)，圖A.4a)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；

2）使用上壓輥棒間距50mm、支撐輥棒間距110mm時(shí)，圖A.4b)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后才出現(xiàn)破裂，與典型脆性材料彎曲特性存在部分偏

差；

3）使用上壓輥棒間距60mm、支撐輥棒間距120mm時(shí)，圖A.4c)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；

a）50mm/100mm輥棒間距形變曲線

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b）50mm/110mm輥棒間距形變曲線

c）60mm/120mm輥棒間距形變曲線

圖A.4210類型電池片不同輥棒間距設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)形變曲線

4）210類型電池片跨距的選擇，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，選

擇50mm/100mm輥棒間距方案。