高效光伏组件能力验证测试技术

　　摘要：随着“光伏组件领跑者”项目的实施，PERC、N型、双面等高效光伏组件市场份额逐步提升，由于其材料和工艺的改进，其光谱响应范围宽、高电容特性等特性对光电性能测试提出了较常规组件更为苛刻的要求。

　　关键词：高效光伏组件;能力验证;测试技术

　　1前言

　　关于高效光伏组件的能力验证测试工作，目前不管是国内还是国际上都较为匮乏，而相关国际组织研究得出的“标准光伏电池校准值”仍处于标准对比过程中。近两年“领跑者”高效光伏组件技术进步快速，规模化应用效果显著，为保障第三方实验室、企业自有检测资源在高效光伏组件光电性能参数测试中的一致性和准确性，减小光伏项目投资风险，促进光伏产业健康发展，中国计量科学研究院和中国质量认证中心共同组织实施了“高效光伏组件光电参数测量”能力验证项目。

　　电子论文投稿刊物：《电子质量》(月刊)创刊于1980年，是由中国电子质量管理协会与工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)共同主办，广州市巨流信息科技传媒有限公司承办的国家一级科技期刊，是中国电子行业唯一的质量权威刊物。

　　2能力验证组织

　　组织高校光伏组件能力验证的实验室超过五十家，其中包含我国主要的第三方检测机构以及光伏实验室以及设备生产设备，其具体工作标准符合我国的合IEC60904-1《光伏器件第一部分：光伏电流-电压特性的测量》要求[1]。

　　3技术统计分析

　　光伏组件的各项参数变动以及测试流程容易对最终测试结果产生影响，

　　3.1光谱适配修正

　　在进行具体测试时，如果选取与高效光伏组件类型有异的标准测试器容易对测试结果产生偏差，所以要对测试光伏与标准测试器之间的光谱差异进行光谱适配修正，如果不进行光谱修正有概率造成辐照度定标偏差，严重情况会导致电流出现短路并最终影响其功率测试数值结果[2]。

　　3.2闪光脉宽

　　对高效光伏组件的测试方法多采取段脉冲进行直接测试，而过低的脉冲宽度会造成标准器和高效光伏组件之间产生的电容差异造成填充因子和功率测试量之间出现测试结果的差异[3]。

　　4方案规划与设计

　　4.1样品选择

　　高效光伏组件的类型一般分为晶硅组件和薄膜组件两种，而聚光组件应用程度低因此没有参与测试。在晶硅组件中，多晶硅组件在一些方面上相较于单晶硅组件存在一些弊端，且由于薄膜组件效果劣于单晶硅组件，因此，实验采用组件类型为单晶硅组件[4]。

　　4.2项目管理

　　由于晶体硅组件其关键性能中，适宜作为能力验证并且可操作性较强的项目与参数不多，参照目前国际主要实验室间对该产品开展实验室间比对的主要项目内容，方案选择STC条件下电流-电压特性测量作为此次能力验证的检测项目，并以该项目中的最大功率值作为结果比对分析数据。

　　4.3实验室

　　虽然检测组件类型为单晶硅组件，但是具体组件存在差距，需要采用对应的检测方法，因此实验室的环境需要对不同环境进行模拟[5]。

　　5关键技术分析

　　5.1样品的制备与稳定性处理

　　对高效光伏组件的能力进行检测时要保证检测结果的绝对客观，与组件本身质量无必然关系，因此在对组件进行均匀性及稳定性的测试，同时也是因为对组件能力检验时需要较长的检验时间。在制作待检验能力的光伏组件时要选取多个工艺制作较为优良的组件，在进行户外检测工作后，选取其中效率衰减效果低的组件，并准备数量相同的备份组件[6]。

　　5.2样本包装与传递

　　在对高效光伏组件进行运输过程中要进行安全的细致的包装，减少运输对其造成的影响，避免对检测效果造成影响，使用坚实的装载材料。在组件到达测试地点后，进行测试的人员要对开箱过程中的光伏组件进行记录，保证进行测试的组件，在测试前完好无损。在进行测试后要根据规定进行包装，且对比开箱时的状态，如果出现异常情况及时上报。

　　5.3结果统计和评价方法

　　对能力验证的数据结果进行分析的统计方法应与数据类型及其统计分布特性相适应。其中包含的数值包含样品的指定值、计算能力统计量以及对其评价的能力，在特殊情况下还要提前明确被测验的组件的均匀性和稳定性标准。高效光伏组件由于具有固有的衰减特性，所以在进行检测时，所需的具体组件测试方法、其实验室内的检测设备仪器以及实验室的相关环境、实验结果参照的数字标准保证实验结果的准确性和客观性。

　　同时执行检测操作时要适当增加对高效光伏组件的试验次数以及实验样本的数量，在置信水平下通过检测统计出参与检测的最小差异，估算指定值所使用的程序及识别离群值所使用的程序等对统计判断结果所造成的影响。这要求在进行实验室实验时除了要得出检测结果和基础数据，还要求在实验过程中进行每个阶段和流程详细的记录各种不同信息的变化以及在实验前统计出的各个组件在测试数据的不确定度、参考点吃的不确定度或组件的参数的不确定度，模拟器校准方式与量值溯源体系，实验室测试过程的原始数据，实验室测试现场的环境条件记录，测试期间样品的温度记录等资料[7]。

　　6小结

　　通过对高效光伏组件能力的检测，获取了更多关于高效光伏领域的理论知识，在进行后续研究时是重要的参考资料。在未来的此类测试中要更加重视高效光伏组件的自身特性，对各种光条件测试的设备以及测试方式进行相关调试，尤其重视对光谱适配修正，是最终测试结果的精确性有效提升。参加检测单位的报告的最大功率在测试时呈现出的不确定度通常会比较高，在光伏功能测试时需要精确的信息，在进行具体实验时要进行对其不确定度的精确评估，对其中的不确定度分量进行控制优化。

　　实验需要的标准器要进行具体检查，并同标准器生产商进行标准器参数追溯，将其中的不确定度信息带入到测试当中，保证数据精确性。此次能力验证过程中，大部分参加者有意识采用与被测样品同类型的标准光伏组件或电池作为标准器，但仍有部分参加者未考虑标准器与被测光伏组件样品特性的差异。

　　针对高效光伏组件主要特性的光谱响应和电容特性上，大多数参加者均未有考虑并采取相关修正措施，这在高效光伏组件测试过程中存在极大风险，建议结合太阳模拟器光谱分布和脉宽特性，分析标准器与被测样品特性差异对测量结果的影响并加以控制和修正。实验用的阳光模拟器的相关特性进行具体测试，例如其中的光谱匹配度、辐照不均匀度、辐照不稳定度、电学测量准确性、温度测量准确性等，并分析太阳模拟器特性对测量结果的影响。

　　结语

　　至最近十年间，我国的高效光伏组件缺乏较为官方的针对光伏组件的能力检测实验，只在部分第三方检测机构的实验室内能进行对比试验，国家相关部门依旧在主义高效光伏组建的发展效果，我国关于节能减排技术的推进，其中涉及到了高效光伏组件的产品工作能力的的研究，我国的相关科研机构也在不断加快关于光伏组件能力的试验标准研究设置，国家对于该工作的重视程度也在不断加深，相信不久，我国的相关标准就能最终落实，使相关产业获得适合我国条件的标准。

　　参考文献

　　[1]林荣超,曾飞,刘书强,林志鸿,梁广文,胡振球.高效光伏组件测试中的光谱失配差异分析[J].电子质量,2020(03):56-59.

　　[2]李海鹏,张俊超,张雪,苏博杰.高效光伏组件能力验证测试技术分析[J].标准科学,2019(08):108-114.

　　[3]李鹏,葛洪川,陈一言,董霖霖,郝娜.迎接光伏发电平价上网新时代——记SNEC第13届国际太阳能光伏与智慧能源(上海)展览会暨论坛[J].太阳能,2019(06):24-27.

　　[4]张伟.复杂光照下光伏发电系统最大功率点跟踪算法的研究[D].河北大学,2019.

　　[5]李英姿.高效光伏组件对电气系统设计的影响[J].建筑电气,2019,38(03):6-13.

　　[6]秦文军,王璐.聚焦BIPV展望光伏建筑未来——2019首届国际光伏建筑设计竞赛综述[J].建筑学报,2019(07):120-122.

　　[7]邹佩.基于光伏发电模式的电池储能管理系统研究与设计[D].电子科技大学,2019.

　　作者：陈玉娇

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