高效光伏組件能力驗(yàn)證測試技術(shù)

　　摘要：隨著“光伏組件領(lǐng)跑者”項(xiàng)目的實(shí)施，PERC、N型、雙面等高效光伏組件市場份額逐步提升，由于其材料和工藝的改進(jìn)，其光譜響應(yīng)范圍寬、高電容特性等特性對光電性能測試提出了較常規(guī)組件更為苛刻的要求。

　　關(guān)鍵詞：高效光伏組件;能力驗(yàn)證;測試技術(shù)

　　1前言

　　關(guān)于高效光伏組件的能力驗(yàn)證測試工作，目前不管是國內(nèi)還是國際上都較為匱乏，而相關(guān)國際組織研究得出的“標(biāo)準(zhǔn)光伏電池校準(zhǔn)值”仍處于標(biāo)準(zhǔn)對比過程中。近兩年“領(lǐng)跑者”高效光伏組件技術(shù)進(jìn)步快速，規(guī)模化應(yīng)用效果顯著，為保障第三方實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)自有檢測資源在高效光伏組件光電性能參數(shù)測試中的一致性和準(zhǔn)確性，減小光伏項(xiàng)目投資風(fēng)險，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，中國計量科學(xué)研究院和中國質(zhì)量認(rèn)證中心共同組織實(shí)施了“高效光伏組件光電參數(shù)測量”能力驗(yàn)證項(xiàng)目。

　　電子論文投稿刊物：《電子質(zhì)量》(月刊)創(chuàng)刊于1980年，是由中國電子質(zhì)量管理協(xié)會與工業(yè)和信息化部電子第五研究所(中國賽寶實(shí)驗(yàn)室)共同主辦，廣州市巨流信息科技傳媒有限公司承辦的國家一級科技期刊，是中國電子行業(yè)唯一的質(zhì)量權(quán)威刊物。

　　2能力驗(yàn)證組織

　　組織高校光伏組件能力驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)室超過五十家，其中包含我國主要的第三方檢測機(jī)構(gòu)以及光伏實(shí)驗(yàn)室以及設(shè)備生產(chǎn)設(shè)備，其具體工作標(biāo)準(zhǔn)符合我國的合IEC60904-1《光伏器件第一部分：光伏電流-電壓特性的測量》要求[1]。

　　3技術(shù)統(tǒng)計分析

　　光伏組件的各項(xiàng)參數(shù)變動以及測試流程容易對最終測試結(jié)果產(chǎn)生影響，

　　3.1光譜適配修正

　　在進(jìn)行具體測試時，如果選取與高效光伏組件類型有異的標(biāo)準(zhǔn)測試器容易對測試結(jié)果產(chǎn)生偏差，所以要對測試光伏與標(biāo)準(zhǔn)測試器之間的光譜差異進(jìn)行光譜適配修正，如果不進(jìn)行光譜修正有概率造成輻照度定標(biāo)偏差，嚴(yán)重情況會導(dǎo)致電流出現(xiàn)短路并最終影響其功率測試數(shù)值結(jié)果[2]。

　　3.2閃光脈寬

　　對高效光伏組件的測試方法多采取段脈沖進(jìn)行直接測試，而過低的脈沖寬度會造成標(biāo)準(zhǔn)器和高效光伏組件之間產(chǎn)生的電容差異造成填充因子和功率測試量之間出現(xiàn)測試結(jié)果的差異[3]。

　　4方案規(guī)劃與設(shè)計

　　4.1樣品選擇

　　高效光伏組件的類型一般分為晶硅組件和薄膜組件兩種，而聚光組件應(yīng)用程度低因此沒有參與測試。在晶硅組件中，多晶硅組件在一些方面上相較于單晶硅組件存在一些弊端，且由于薄膜組件效果劣于單晶硅組件，因此，實(shí)驗(yàn)采用組件類型為單晶硅組件[4]。

　　4.2項(xiàng)目管理

　　由于晶體硅組件其關(guān)鍵性能中，適宜作為能力驗(yàn)證并且可操作性較強(qiáng)的項(xiàng)目與參數(shù)不多，參照目前國際主要實(shí)驗(yàn)室間對該產(chǎn)品開展實(shí)驗(yàn)室間比對的主要項(xiàng)目內(nèi)容，方案選擇STC條件下電流-電壓特性測量作為此次能力驗(yàn)證的檢測項(xiàng)目，并以該項(xiàng)目中的最大功率值作為結(jié)果比對分析數(shù)據(jù)。

　　4.3實(shí)驗(yàn)室

　　雖然檢測組件類型為單晶硅組件，但是具體組件存在差距，需要采用對應(yīng)的檢測方法，因此實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境需要對不同環(huán)境進(jìn)行模擬[5]。

　　5關(guān)鍵技術(shù)分析

　　5.1樣品的制備與穩(wěn)定性處理

　　對高效光伏組件的能力進(jìn)行檢測時要保證檢測結(jié)果的絕對客觀，與組件本身質(zhì)量無必然關(guān)系，因此在對組件進(jìn)行均勻性及穩(wěn)定性的測試，同時也是因?yàn)閷�組件能力檢驗(yàn)時需要較長的檢驗(yàn)時間。在制作待檢驗(yàn)?zāi)芰Φ墓夥�組件時要選取多個工藝制作較為優(yōu)良的組件，在進(jìn)行戶外檢測工作后，選取其中效率衰減效果低的組件，并準(zhǔn)備數(shù)量相同的備份組件[6]。

　　5.2樣本包裝與傳遞

　　在對高效光伏組件進(jìn)行運(yùn)輸過程中要進(jìn)行安全的細(xì)致的包裝，減少運(yùn)輸對其造成的影響，避免對檢測效果造成影響，使用堅實(shí)的裝載材料。在組件到達(dá)測試地點(diǎn)后，進(jìn)行測試的人員要對開箱過程中的光伏組件進(jìn)行記錄，保證進(jìn)行測試的組件，在測試前完好無損。在進(jìn)行測試后要根據(jù)規(guī)定進(jìn)行包裝，且對比開箱時的狀態(tài)，如果出現(xiàn)異常情況及時上報。

　　5.3結(jié)果統(tǒng)計和評價方法

　　對能力驗(yàn)證的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析的統(tǒng)計方法應(yīng)與數(shù)據(jù)類型及其統(tǒng)計分布特性相適應(yīng)。其中包含的數(shù)值包含樣品的指定值、計算能力統(tǒng)計量以及對其評價的能力，在特殊情況下還要提前明確被測驗(yàn)的組件的均勻性和穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。高效光伏組件由于具有固有的衰減特性，所以在進(jìn)行檢測時，所需的具體組件測試方法、其實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的檢測設(shè)備儀器以及實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)結(jié)果參照的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性。

　　同時執(zhí)行檢測操作時要適當(dāng)增加對高效光伏組件的試驗(yàn)次數(shù)以及實(shí)驗(yàn)樣本的數(shù)量，在置信水平下通過檢測統(tǒng)計出參與檢測的最小差異，估算指定值所使用的程序及識別離群值所使用的程序等對統(tǒng)計判斷結(jié)果所造成的影響。這要求在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)時除了要得出檢測結(jié)果和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還要求在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行每個階段和流程詳細(xì)的記錄各種不同信息的變化以及在實(shí)驗(yàn)前統(tǒng)計出的各個組件在測試數(shù)據(jù)的不確定度、參考點(diǎn)吃的不確定度或組件的參數(shù)的不確定度，模擬器校準(zhǔn)方式與量值溯源體系，實(shí)驗(yàn)室測試過程的原始數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室測試現(xiàn)場的環(huán)境條件記錄，測試期間樣品的溫度記錄等資料[7]。

　　6小結(jié)

　　通過對高效光伏組件能力的檢測，獲取了更多關(guān)于高效光伏領(lǐng)域的理論知識，在進(jìn)行后續(xù)研究時是重要的參考資料。在未來的此類測試中要更加重視高效光伏組件的自身特性，對各種光條件測試的設(shè)備以及測試方式進(jìn)行相關(guān)調(diào)試，尤其重視對光譜適配修正，是最終測試結(jié)果的精確性有效提升。參加檢測單位的報告的最大功率在測試時呈現(xiàn)出的不確定度通常會比較高，在光伏功能測試時需要精確的信息，在進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)時要進(jìn)行對其不確定度的精確評估，對其中的不確定度分量進(jìn)行控制優(yōu)化。

　　實(shí)驗(yàn)需要的標(biāo)準(zhǔn)器要進(jìn)行具體檢查，并同標(biāo)準(zhǔn)器生產(chǎn)商進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)器參數(shù)追溯，將其中的不確定度信息帶入到測試當(dāng)中，保證數(shù)據(jù)精確性。此次能力驗(yàn)證過程中，大部分參加者有意識采用與被測樣品同類型的標(biāo)準(zhǔn)光伏組件或電池作為標(biāo)準(zhǔn)器，但仍有部分參加者未考慮標(biāo)準(zhǔn)器與被測光伏組件樣品特性的差異。

　　針對高效光伏組件主要特性的光譜響應(yīng)和電容特性上，大多數(shù)參加者均未有考慮并采取相關(guān)修正措施，這在高效光伏組件測試過程中存在極大風(fēng)險，建議結(jié)合太陽模擬器光譜分布和脈寬特性，分析標(biāo)準(zhǔn)器與被測樣品特性差異對測量結(jié)果的影響并加以控制和修正。實(shí)驗(yàn)用的陽光模擬器的相關(guān)特性進(jìn)行具體測試，例如其中的光譜匹配度、輻照不均勻度、輻照不穩(wěn)定度、電學(xué)測量準(zhǔn)確性、溫度測量準(zhǔn)確性等，并分析太陽模擬器特性對測量結(jié)果的影響。

　　結(jié)語

　　至最近十年間，我國的高效光伏組件缺乏較為官方的針對光伏組件的能力檢測實(shí)驗(yàn)，只在部分第三方檢測機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)能進(jìn)行對比試驗(yàn)，國家相關(guān)部門依舊在主義高效光伏組建的發(fā)展效果，我國關(guān)于節(jié)能減排技術(shù)的推進(jìn)，其中涉及到了高效光伏組件的產(chǎn)品工作能力的的研究，我國的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)也在不斷加快關(guān)于光伏組件能力的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)研究設(shè)置，國家對于該工作的重視程度也在不斷加深，相信不久，我國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)就能最終落實(shí)，使相關(guān)產(chǎn)業(yè)獲得適合我國條件的標(biāo)準(zhǔn)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]林榮超,曾飛,劉書強(qiáng),林志鴻,梁廣文,胡振球.高效光伏組件測試中的光譜失配差異分析[J].電子質(zhì)量,2020(03):56-59.

　　[2]李海鵬,張俊超,張雪,蘇博杰.高效光伏組件能力驗(yàn)證測試技術(shù)分析[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué),2019(08):108-114.

　　[3]李鵬,葛洪川,陳一言,董霖霖,郝娜.迎接光伏發(fā)電平價上網(wǎng)新時代——記SNEC第13屆國際太陽能光伏與智慧能源(上海)展覽會暨論壇[J].太陽能,2019(06):24-27.

　　[4]張偉.復(fù)雜光照下光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法的研究[D].河北大學(xué),2019.

　　[5]李英姿.高效光伏組件對電氣系統(tǒng)設(shè)計的影響[J].建筑電氣,2019,38(03):6-13.

　　[6]秦文軍,王璐.聚焦BIPV展望光伏建筑未來——2019首屆國際光伏建筑設(shè)計競賽綜述[J].建筑學(xué)報,2019(07):120-122.

　　[7]鄒佩.基于光伏發(fā)電模式的電池儲能管理系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].電子科技大學(xué),2019.

　　作者：陳玉嬌

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