高效光伏組件能力驗(yàn)證測(cè)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(chǎng)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(duì)光電性能測(cè)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(cè)試技術(shù)

　　1前言

　　關(guān)于高效光伏組件的能力驗(yàn)證測(cè)試工作，目前不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)際上都較為匱乏，而相關(guān)國(guó)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(duì)比過(guò)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)�；瘧�(yīng)用效果顯著，為保障第三方實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)自有檢測(cè)資源在高效光伏組件光電性能參數(shù)測(cè)試中的一致性和準(zhǔn)確性，減小光伏項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院和中國(guó)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(cè)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(guó)電子質(zhì)量管理協(xié)會(huì)與工業(yè)和信息化部電子第五研究所(中國(guó)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(guó)家一級(jí)科技期刊，是中國(guó)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(guò)五十家，其中包含我國(guó)主要的第三方檢測(cè)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(guó)的合IEC60904-1《光伏器件第一部分：光伏電流-電壓特性的測(cè)量》要求[1]。

　　3技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析

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

　　3.1光譜適配修正

　　在進(jìn)行具體測(cè)試時(shí)，如果選取與高效光伏組件類(lèi)型有異的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試器容易對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生偏差，所以要對(duì)測(cè)試光伏與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(huì)導(dǎo)致電流出現(xiàn)短路并最終影響其功率測(cè)試數(shù)值結(jié)果[2]。

　　3.2閃光脈寬

　　對(duì)高效光伏組件的測(cè)試方法多采取段脈沖進(jìn)行直接測(cè)試，而過(guò)低的脈沖寬度會(huì)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(cè)試量之間出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的差異[3]。

　　4方案規(guī)劃與設(shè)計(jì)

　　4.1樣品選擇

　　高效光伏組件的類(lèi)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(méi)有參與測(cè)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(lèi)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(guó)際主要實(shí)驗(yàn)室間對(duì)該產(chǎn)品開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)的主要項(xiàng)目?jī)?nèi)容，方案選擇STC條件下電流-電壓特性測(cè)量作為此次能力驗(yàn)證的檢測(cè)項(xiàng)目，并以該項(xiàng)目中的最大功率值作為結(jié)果比對(duì)分析數(shù)據(jù)。

　　4.3實(shí)驗(yàn)室

　　雖然檢測(cè)組件類(lèi)型為單晶硅組件，但是具體組件存在差距，需要采用對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法，因此實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境需要對(duì)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(duì)高效光伏組件的能力進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要保證檢測(cè)結(jié)果的絕對(duì)客觀(guān)，與組件本身質(zhì)量無(wú)必然關(guān)系，因此在對(duì)組件進(jìn)行均勻性及穩(wěn)定性的測(cè)試，同時(shí)也是因?yàn)閷?duì)組件能力檢驗(yàn)時(shí)需要較長(zhǎng)的檢驗(yàn)時(shí)間。在制作待檢驗(yàn)?zāi)芰Φ墓夥�組件時(shí)要選取多個(gè)工藝制作較為優(yōu)良的組件，在進(jìn)行戶(hù)外檢測(cè)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(duì)高效光伏組件進(jìn)行運(yùn)輸過(guò)程中要進(jìn)行安全的細(xì)致的包裝，減少運(yùn)輸對(duì)其造成的影響，避免對(duì)檢測(cè)效果造成影響，使用堅(jiān)實(shí)的裝載材料。在組件到達(dá)測(cè)試地點(diǎn)后，進(jìn)行測(cè)試的人員要對(duì)開(kāi)箱過(guò)程中的光伏組件進(jìn)行記錄，保證進(jìn)行測(cè)試的組件，在測(cè)試前完好無(wú)損。在進(jìn)行測(cè)試后要根據(jù)規(guī)定進(jìn)行包裝，且對(duì)比開(kāi)箱時(shí)的狀態(tài)，如果出現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)。

　　5.3結(jié)果統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)方法

　　對(duì)能力驗(yàn)證的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析的統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)與數(shù)據(jù)類(lèi)型及其統(tǒng)計(jì)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(jì)算能力統(tǒng)計(jì)量以及對(duì)其評(píng)價(jià)的能力，在特殊情況下還要提前明確被測(cè)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(cè)時(shí)，所需的具體組件測(cè)試方法、其實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的檢測(cè)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(guān)性。

　　同時(shí)執(zhí)行檢測(cè)操作時(shí)要適當(dāng)增加對(duì)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(guò)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)出參與檢測(cè)的最小差異，估算指定值所使用的程序及識(shí)別離群值所使用的程序等對(duì)統(tǒng)計(jì)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(shí)除了要得出檢測(cè)結(jié)果和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還要求在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行每個(gè)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(jì)出的各個(gè)組件在測(cè)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(cè)試過(guò)程的原始數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件記錄，測(cè)試期間樣品的溫度記錄等資料[7]。

　　6小結(jié)

　　通過(guò)對(duì)高效光伏組件能力的檢測(cè)，獲取了更多關(guān)于高效光伏領(lǐng)域的理論知識(shí)，在進(jìn)行后續(xù)研究時(shí)是重要的參考資料。在未來(lái)的此類(lèi)測(cè)試中要更加重視高效光伏組件的自身特性，對(duì)各種光條件測(cè)試的設(shè)備以及測(cè)試方式進(jìn)行相關(guān)調(diào)試，尤其重視對(duì)光譜適配修正，是最終測(cè)試結(jié)果的精確性有效提升。參加檢測(cè)單位的報(bào)告的最大功率在測(cè)試時(shí)呈現(xiàn)出的不確定度通常會(huì)比較高，在光伏功能測(cè)試時(shí)需要精確的信息，在進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行對(duì)其不確定度的精確評(píng)估，對(duì)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(cè)試當(dāng)中，保證數(shù)據(jù)精確性。此次能力驗(yàn)證過(guò)程中，大部分參加者有意識(shí)采用與被測(cè)樣品同類(lèi)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(cè)光伏組件樣品特性的差異。

　　針對(duì)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(cè)試過(guò)程中存在極大風(fēng)險(xiǎn)，建議結(jié)合太陽(yáng)模擬器光譜分布和脈寬特性，分析標(biāo)準(zhǔn)器與被測(cè)樣品特性差異對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響并加以控制和修正。實(shí)驗(yàn)用的陽(yáng)光模擬器的相關(guān)特性進(jìn)行具體測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確性、溫度測(cè)量準(zhǔn)確性等，并分析太陽(yáng)模擬器特性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

　　結(jié)語(yǔ)

　　至最近十年間，我國(guó)的高效光伏組件缺乏較為官方的針對(duì)光伏組件的能力檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，只在部分第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)能進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，國(guó)家相關(guān)部門(mén)依舊在主義高效光伏組建的發(fā)展效果，我國(guó)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(guó)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(guó)家對(duì)于該工作的重視程度也在不斷加深，相信不久，我國(guó)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(guó)條件的標(biāo)準(zhǔn)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[6]秦文軍,王璐.聚焦BIPV展望光伏建筑未來(lái)——2019首屆國(guó)際光伏建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽綜述[J].建筑學(xué)報(bào),2019(07):120-122.

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

　　作者：陳玉嬌

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