晶体硅太阳电池热斑耐久性能试验方法

1二三一四三四二三一四三四晶体硅太阳电池热斑耐久性能试验方法本标准规定了晶体硅太阳电池热斑耐久性能的试验方法。本标准适用于单晶硅、多晶硅太阳电池，也可用于经过封装，但电池的电路单独引出的样品。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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。IEC60904-1光伏器件第1部分：光伏电流—电压特性的测量（Photovoltaicdevices-Part1:Measurementofphotovoltaiccurrent-voltagecharacteristics）IEC60904-9光伏器件第9部分：太阳模拟器性能要求（Photovoltaicdevices-Part9:Solarsimulatorperformancerequirements）IEC61215-2地面用晶体硅光伏组件（PV）设计鉴定和定型第2部分：试验程序（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules–Designqualificationandtypeapproval–Part2:Testprocedures)UL1703平面光伏电池板（Flat-PlatePhotovoltaicModulesandPanels）3术语下列术语和定义适用于本文件。3.1太阳电池电压—电流象限theI-Vquadrantsofsolarcell以电压为x轴、电流为y轴，以光照条件下太阳电池吸收光功率对外输出电功率的工作区域为第一象限的二维平面，见图1。IVI二一二V图1太阳电池电压—电流象限23.2额定串联电池数ratedseriescellnumber(s)光伏组件中一个旁路二极管并联的电池数量最大值。3.3额定反向电压ratedreversevoltage（Vrr）在标准测试条件下，光伏组件中一块电池被完全遮挡时承受的最大反向电压值。这个值和组件的开路电压Voc有关。在全串联组件中，总电池数量为n，则定义Vrr=Voc/n×(s-1)。4试验原理根据IEC61215-2，当组件中的一块或一组电池被遮光或损坏时，它能产生的最大光生电流（该片电池的短路电流）小于所在串联电路的工作电流。若此时该电池的某一部分温度高于周围正常工作的电池的温度，则把这种加热效应称为“热斑效应”。此时太阳电池工作在第二象限，电压处于反向偏置状态，消耗功率。串联电池构成的组件在热斑状态时电池工作示意图见附录A。组件中电池被遮挡的几种形式见附录B。本标准的试验方法参考了UL1703热斑耐久性试验方法。通过恒压直流电源对电池施加额定反向电压，使电池处于反向偏置状态，观察电池在稳定光照条件下的发热情况。5仪器设备a)可调恒压直流电源及电压测量装置，精度不低于0.05V；b)红外热成像仪；c)太阳光模拟器，满足IEC60904-9所规定的AAA级的要求；d)根据IEC60904-1，测量电池电流-电压特性的设备；e)稳态太阳模拟器，满足IEC60904-9所规定的BBB级或更高级别的要求；f)合适的温度探测器（如热电偶）及温度记录设备，采样间隔5s或更短；g)19mm厚，盖有一层白薄纸的松木板；h)焊带、汇流条及焊接用具。6试验步骤试验步骤如下：a)按IEC60904-1的规定，在标准试验条件下（温度25±2℃,辐照度1000W/m2±100W/m2测量电池的电流-电压特性；b)根据额定反向电压Vrr，在暗环境下测量电池的反向电流-电压特性；c)用四线法焊接电池，引出电池的正极和负极；d)在焊接后的电池上重复a)、b)试验。若焊接后在Vrr处的漏电流比原先提高10%以上，则需要重新更换电池进行试验；3e)将焊接好的电池放置在盖有一层白薄纸的松木板上，施加额定反向电压（试验时环境温度不超过50℃)。待温度稳定后（2min内变化小于1℃)用红外热像仪拍摄记录，并在温度最高点处作标记；f)将温度探测器附着在电池温度最高点的背面，开启温度记录设备；g)将电池放置在1000W/m2±100W/m2辐照下，同时施加额定反向电压，持续1h，结束后用红外热像仪拍摄记录此时电池的发热情况；h)进行外观检查，并重复a)的试验。7试验结果记录以下试验结果：a)试验结束后，记录电池的最高温度，检查电池是否有开裂、焊接熔化的迹象；检查白薄纸和松木板有无烧焦或起火的现象；对于层压件，检查有无鼓包或封闭失效。b)在试验步骤h）进行的电流-电压特性测量是为了确认电池在热斑耐久试验后仍具有光伏器件的电学特性，该测试结果不作为功率损失通过或失败的要求。4（资料性附录）图A.1串联电池构成的组件在热斑状态时电池工作示意图图A.1描述了由一组串联电池构成的光伏组件的热斑效应。该组件中电池Y被部分遮光，Y消耗的功率等于组件电流与Y两端形成的反向电压的乘积。对任意辐照度水平，电池在短路时消耗的功率最大，此时加于Y的反向电压等于组件中其余(s-1)个电池产生的电压。在图A.1中用Y的反向I-V曲线和(s-1)个电池的正向I-V曲线的映象的交点处的阴影矩形来表示消耗功率。IMP)只电池(s-1VYVY电图A.1串联组件热斑状态时电池工作点示意图5（资料性附录）图B.1组件中电池被遮挡的