光伏器件 第2部分：标准光伏器件的要求 征求意见稿

1GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:2023光伏器件第2部分：标准光伏器件的要求章编号与标题间空一个汉字上下各空一行章编号与标题间空一个汉字上下各空一行本文件规定了光伏标准器件的分类、选择、封装、标识、校准及维护的要求。本文件适用于自然阳光或模拟阳光下测量光伏器件（包括电池、组件和方阵）电性能时使用的光伏标准器件，此类光伏标准器件用来测量自然阳光或模拟阳光的辐照度。不适用于聚光条件下使用的光伏标准器件。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。编号与文件名称空一个汉字间隙GB/T6495.1光伏器件第1部分：光伏电流-电压特性的测量编号与文件名称空一个汉字间隙GB/T6495.3光伏器件第3部分：地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据GB/T6495.4光伏器件第4部分：标准光伏器件建立校准溯源性的方法GB/T6495.5光伏器件第5部分：用开路电压法确定光伏（PV）器件的等效电池温度（ECT）GB/T6495.7光伏器件第7部分：光伏器件测量过程中引起的光谱失配修正的计算GB/T6495.8光伏器件第8部分：光伏器件光谱响应的测量GB/T6495.9光伏器件第9部分：太阳模拟器特性分类GB/T6495.10光伏器件第10部分：光伏器件第10部分：线性相关和线性测量方法IEC60891光伏器件I-V实测特性的温度和辐照度修正方法（Photovoltaicdevices-ProceduresfortemperatureandirradiancecorrectionstomeasuredI-Vcharacteristics）IECTS61836太阳光伏能量系统术语、定义和符号（Solarphotovoltaicenergysystems-Terms,definitionsandsymbols）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。条目编号顶格起排，单独占一行，上下无空行IECTS61836界定的以及下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC在以下地址维护用于标准化的术语数据库:条目编号顶格起排，单独占一行，上下无空行•IECElectropedia:可在/获得•ISO在线浏览平台:可在/obp获得校准溯源性calibrationtraceability<标准光伏器件>要求任何标准器件的校准值通过一条完整的、有记录的校准传递链与SI单位联系，包括声明的不确定度。[来源：IEC60904-4:2019,3.6，修改-术语“溯源性”已替换为“校准溯源性”，并替换了注1。]32标准器件referencedevice溯源校准的光伏器件。注：通常用于测量自然或模拟阳光的辐照度，或者设定太阳模拟器的辐照度从而测33一级标准器件primaryreferencedevice按照GB/T6495.4规定的方法，可溯源到SI单位的光伏标准器件，用于校准二级标准器件的辐照度。2GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:202334二级标准器件secondaryreferencedevice在自然或模拟阳光下，对照一级标准器件校准的光伏标准器件。工作标准器件workingreferencedevice在自然或模拟阳光下，对照二级标准器件校准的光伏标准器件。标准电池referencecell由单个光伏电池组成的标准器件。注1：出于实际原因，标准电池的表面积较小，通常安装到固定装置上，确保安装、温度控制、电气连接和器件防注4：如果已证明其封装系统能承受符合IEC61215系列规定的长时间户外曝露应用测试等级，该类型标准电池注5：如果标准电池有保护窗口但无密封剂，那么只能在直射自然或模拟阳光下测量其他光伏器件的性能时，使用图1单个电池封装37多个电池封装的单个标准电池singlereferencecellinamulti-cellpackage具有与被测光伏组件相同的封装结构，包括边框、封装系统、以及单个电池周围电池的形状、尺寸和排布的标准器件，由单个光伏电池组成。注：排布在单个电池周围的可以是真实的电池，也可以是具有相38标准组件referencemodule由一件光伏组件组成的标准器件。3GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:2023注1：建议使用该类型标准器件测量其它组件，使标准组件和测试组件在尺寸、机械结构、光学特性和电路上达到一致，从而减小由模拟器空间不均匀度、内部反射、温度分布和注2：由于自然阳光的散射部分和模拟阳光的非垂直入射部分与光伏组件的封装材料和背板互相作用，影响某个电池接受的辐照量。建议用于测量光伏组件、光伏组串和光伏方阵的标准器件进行封装，以匹配被测器件的机内接并联电阻built-inshuntresistor连接在光伏器件输出端的电阻，包含连接线。4标准器件的选择aa条章编号与标题间空一个汉字上下各空半行条有无标题应一致如6.2.1给出标题，6.2.2、6.2.3也需给出标题，反之该层次均不给出标题。一般要求条章编号与标题间空一个汉字上下各空半行条有无标题应一致如6.2.1给出标题，6.2.2、6.2.3也需给出标题，反之该层次均不给出标题。根据预期用途，标准器件在光谱响应、机械结构、光学特性、尺寸和电路上需要满足不同的要求。例如，标准器件的光谱响应度是由器件正面所有保护窗口的透过率和器件本身的光谱响应决定的。因此总的光谱响应度可通过使用适当的滤光片或者附加保护窗口调整。标准器件应使用长期稳定的光伏技术制作。尤其是标准器件暴露于阳光照射、器件温度与校准温度不同和/或长时间存放于黑暗中之后，校准值不应发生变化。标准器件的光伏特性应满足第11章的要求，保持稳定。标准器件的结构应能够测量光伏性能参数，特别是短路电流和最大功率。唯一的特例是具有内接并联电阻的器件，见4.4。42多个电池封装的单个标准电池的附加要求图2中虚线表示多个电池封装可接受的最小尺寸。对于其他电池排布，例如半片电池，类似的排布也适用。2──多个电池封装的最小尺寸。图2多个电池封装的标准电池43图、表编号与图题、表题间空一个汉字距离；上下各空半行；表的外框线、表头框线以及表注、脚注所在的框线均应为粗实线（建议：粗实线1pt粗细）；表中段宜空一个汉字起排，回行顶格编排，段后不必加标点。表与其后面条文间宜空一行标准组件的附加要求图、表编号与图题、表题间空一个汉字距离；上下各空半行；表的外框线、表头框线以及表注、脚注所在的框线均应为粗实线（建议：粗实线1pt粗细）；表中段宜空一个汉字起排，回行顶格编排，段后不必加标点。表与其后面条文间宜空一行标准组件的附加要求：a)旁路二极管：──用于测量某一系列类型和排布的通用标准组件，不宜含有旁路二极管。应记录旁路二极管存在与否，应结合测试条件研究其产生的影响,尤其是测试时组件表面的辐照空间不均匀度的影响。4GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:2023──用于匹配某一被测组件的标准组件，其旁路二极管（如果存在的话）的数量、类型和连接方式应与被测组件相匹配。b)若标准组件是由分立电池制作而成的，根据标准组件的预期用途，不匹配度宜满足以下要求：──如果仅使用标准组件的短路电流值，单体电池短路电流的不匹配度宜在±1%以内。──如果附加或单独使用标准组件的其它参数（例如最大功率单体电池短路电流和填充因子的不匹配度均宜在±1%以内。单体电池的不匹配度由标准组件制造商负责，牢记不匹配度也能受封装或层压的影响。校准实验室不必检查电池的不匹配度。但是如果标准组件的I-V曲线显示响应不连续（即I-V曲线出现台阶在开展校准前校准实验室和提供光伏组件的客户应对此进行讨论。44内接并联电阻的要求选择适宜的内接并联电阻（见3.9），确保标准器件在充分接近短路状态下使用，满足公式(1)的要求:R=0.2×VOC..........................................................（1）CALISC式中：RCAL──内接并联电阻的阻值；ISC──标准器件在所需参考条件下的短路电流；VOC──标准器件在所需参考条件下的开路电压。内接并联电阻的长期稳定性应满足标准器件稳定性的要求。标准器件的校准值通过内接并联电阻上的压降来测量，以量纲[V]来表述。内接并联电阻的温度系数是标准器件校准值温度系数的一部分。由于校准的不确定度可能明显依赖于并联电阻的稳定性和温度系数，因此在标准电池数据单宜提供相应数值。建议并联电阻采用可拆卸的四线制，以便进行光谱响应度的标准(基于电流)测量，以及根据GB/T6495.1测量I-V曲线来定期检查标准器件的稳定性。但应保持电气连接的再现性。公式（1）意味着并联标准电池的输出电压宜小于开路电压的20%。对于典型的晶体硅来说，输出值约等于120mV。5温度测量标准电池应具有测量自身温度的装置，标准组件应具有测量GB/T6495.5定义的等效电池温度（ECT）的装置。温度传感器和仪表的仪表测量不确定均应不大于1.0℃。对于所有标准器件，电池结的温度测量不确定度应小于2.0℃。6电气连接无内接并联电阻的标准电池的电气连接应采用四线接触系统（Kelvin探针）。应避免因电池汇流条和封装接线上的压降产生的测量误差；标准组件的电气连接的设计应满足GB/T6495.1的要求。7校准一般要求每次校准标准器件时，均应按照溯源到GB/T6495.4的校准程序进行。校准程序中使用的任何测量仪器均应具有不间断的溯源链。实验室校准光伏器件时，应维护不确定度分析、重复性和实验室间比对结果的文件。5GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:202372校准值每件标准器件都应在所需的参考条件下根据其校准值进行校准。校准值应与总辐照度、器件结温和光谱辐照度三个主要参数同时报告。最常见的校准条件是标准测试条件(STC)。STC条件下的校准应参照标准总辐照度1000Wm-2、器件结温25℃和GB/T6495.3定义的标准光谱辐照度分布。必要时可在其他条件下校准。标准器件可以具有不同参考条件下的多个校准值。特别是，IEC61853-1[2]要求在某范围内的辐照度和温度下使用标准器件，因此需在相应的条件下校准标准器件。校准一级标准器件的方法包含在GB/T6495.4中，校准二级标准器件的程序在第13章加以描述，校准工作标准器件的程序在第14章加以论述。73光谱响应度通常应按照GB/T6495.8测量标准器件在短路条件下的光谱响应。有关工作标准器件的特例，请参见第14章。74温度系数根据IEC60891确定标准器件的温度系数通常是可选的，但是根据使用情况可能是强制性的，在任何情况下都是强烈建议的。如果确定了温度系数，还应根据GB/T6495.10报告其线性相关性。有关工作标准器件的特例，请参见第14章。75线性度根据GB/T6495.10确定线性度通常是可选的，但是根据使用情况可能是强制性的，在任何情况下都是强烈建议的。有关工作标准器件的例外情况，请参见第14章。8文件和报告总则8.2和8.3中给出的信息应记录在标准器件中。82器件文件数据单应由标准器件的制造商编制，并包含以下信息：a）器件的唯一标识；b）电池制造商和器件制造商；c）材料类型；d）封装类型；e）电池类型和尺寸；f）电路图，尤其是每个连接器的电路图；g）温度传感器类型（适用时）和不确定度；h）并联电阻的类型、额定阻值和温度系数（适用时对于组件，数据单中还应记录以下内容：i）组件的制造商；j）型号信息；k）序列号；m）组件的结构与尺寸；n）电路布局；o）旁路二极管存在与否。若存在，记录其数量和类型。83校准报告6GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:2023每次校准标准器件时，校准报告均应包含以下信息：a）器件的唯一标识；b）具有内接并联电阻的标记（适用时）；c）类型（一级标准电池、二级标准器件、工作标准器件）；d）校准机构；e）校准地点和日期；f）校准方法（参照标准）；g）用于校准的标准器件的标识及其符合GB/T6495.4的溯源性；h）模拟器的类型和分类（适用时）；i）校准值和相应的参考条件（总辐照度、器件结温、光谱辐照度）；如果通过电流-电压特性进行校准，则应报告短路电流和最大功率；建议也报告开路电压；j）光谱响应度（适用时）；k）校准值的温度系数以及线性相关性(适用时)；l）线性度(适用时)；m）i）、j）、k）和l）的不确定性；n）测量中使用的光谱失配修正值或使用等效装置引入的不确定度的估计值；o）测量源自等效装置的声明以及测量种类的标识(如适用)；p）等效器件的唯一标识(如适用)。对于没有固定电气连接的标准电池，应提供以下信息:q）校准时电接触点的类型、形状和位置的说明。9标识标准器件都应具有清晰且不易擦掉的序列号或识别号，以便查找相应的数据单。10封装10%在自然阳光下使用时推荐的封装用于自然阳光下测量的标准器件和被测器件（包括电池、电池串和组件）对入射辐射的几何分布的变化宜具有相同的响应。当封装材料和背板对自然阳光中的散射部分有响应时，建议用于组件测量的标准电池采用多个电池封装的结构（见图2），以模拟组件周围的光学特性。在这种情况下，边框、封装系统、标准电池周围电池的形状、尺寸和排布应与被测组件相同。排布在单个标准电池周围的可以是真实的电池，也可以是具有相同光学特性的模拟电池。图2中虚线表示用于室外测量时多个电池封装的结构可接受的最小尺寸。102在太阳模拟器下使用时推荐的封装某些太阳模拟器在被测器件与模拟器之间存在光的多次反射，测试面的辐照度会因被测器件的存在与否而发生变化。因此为了准确测量被测器件在测试面上的辐照度，在此类型太阳模拟器下使用的标准器件宜采用与被测器件相同的封装方式，以使因多次反射引起的辐照度变化对标准器件和被测器件的影响是相同的。为了减小由光多次反射而引起的任何误差，用于此类型太阳模拟器下测量的标准电池可单独封装；或者，若标准电池不作日常使用，可将其无封装地安装在温度控制模块上。另外，在自然阳光下使用的标准电池也可遵循上述要求。103单个电池的封装若采用单个电池封装，遵循以下的建议：7GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:2023a）视场宜至少为160°。若带有保护窗口，在确定光伏电池的有效视场时，必须考虑保护窗口的光学特性。在自然阳光下的测量时，视场尤为重要。在入射角范围有限的太阳模拟器下测量时，视场不重要。b）电池视场范围内的封装表面宜具有非反射特性，在电池波长响应范围内，光谱吸收率至少达到0.95。c）粘贴电池所用的材料在电气性能和光学性能方面宜抗衰降，其物理特性在预计使用期间内宜保持稳定。d）推荐使用保护窗口。如果封装的话，窗口和电池之间的空间宜填充稳定的封装材料。保护窗口和封装材料在光伏标准器件非零光谱响应的波长范围内宜是全透过的。封装材料的折射率与窗口材料的折射率宜相近（在10%以内），以将光的内部反射引起的误差减至最低。封装材料的透过率、完整性和粘着性不宜受紫外光和工作温度的严重影响。e）在满足d）建议的前提下，可在保护窗口安装滤光片，使被测器件和标准电池的光谱响应相匹配。图1为适用的单个电池封装的示例。其他适用的单个电池封装见JISC8910[3]或者世界光伏比对[4]。11标准器件的维护建议标准器件每年校准一次。应保持封装的标准器件窗口清洁，避免划痕。应防止无封装的标准电池遭受损伤、污染或衰降。当标准器件出现任何可能会损害其功能的缺陷时，应停止使用该标准器件。当周期校准时，标准器件的校准值可随时间的函数系统地变化。若标准器件的校准值变化超出上次校准值的1%或者初始校准值的5%时，不应用作标准器件。12标准器件的使用标准器件仅应在校准时采用的辐照度(±10%）和温度(±5℃)下使用。在给定的范围内，根据IEC60891规定的程序，使用通用修正系数简单修正，仅需考虑简单修正引入的额外不确定度。标准器件在上述给定范围外使用时，除了在参考条件下（通常为STC）进行校准外，还需要进行以下校准:a）分别在每一个使用的参考条件下进行校准；b）如果要在更宽的温度范围内使用：根据IEC60891确定相关温度系数（而且根据GB/T6495.10确定线性相关性），并适当修正使用时温度与校准时温度之间的差异；和/或c）如果要在更宽的辐照度范围内使用：根据GB/T6495.10确定相关辐照度范围内（输出关于辐照度）的线性度，并适当修正使用时辐照度与校准时辐照度之间的差异。可以在上述附加参考条件a）的范围内使用标准器件。或者，也可以在更宽的温度范围b）或更宽的辐照度范围c）内使用原始参考条件下的校准值。如果需要在更宽的温度和辐照度范围内使用标准器件，则还需要完成步骤b）和c）。13用一级标准电池校准二级标准器件13%概述本章描述了在自然和模拟阳光下使用按照GB/T6495.4规定的方法可溯源到SI单位的一级标准电池校准二级标准器件的程序。只要符合7.1条的要求，示例所描述的程序和其他校准程序都是可接受的。在任何情况下，均应按照GB/T6495.7确定一级标准电池和二级标准器件在校准时采用的辐照度下的光谱失配。一级标准电池被校准，这样它的输出（短路电流或并联情况下内接电阻上的电压）可以用来确定自然或模拟阳光的辐照度。二级标准器件的校准值可以通过测量来确定：8GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:2023a）输出信号（短路电流或并联情况下内接电阻上的电压）。若二级标准器件是电池，这是最常见的校准方法；b）根据GB/T6495.1测量的电流-电压特性。这种情况下允许进行最大功率和短路电流的校准。若二级标准器件是组件，这是最常见的校准。对于具有内接并联电阻的二级标准器件，仅a)是适用的，因为b)不可能。对于不具有内接并联电阻的二级标准器件来说，校准值的选择取决于预期用途。有关标准器件的短路电流或最大功率的使用指南，请参阅IECTR60904-14[5]。按照GB/T6495.1的要求，在满足13.2和13.3规定的条件下，在自然阳光和模拟阳光下均可使用本程序。132自然阳光在自然阳光下的校准应在以下条件下完成：b）在太阳30°范围内无可见的云层。c）由一级标准电池测得的总辐照度（直接辐照度、散射辐照度和地面反射辐照度之和）不小于-2。d）地面大气质量在AM1和AM2之间。太阳辐照充分稳定，在一次测量内标准电池输出信号的变化小于±0.5%。133模拟阳光可以使用连续或者脉冲模拟阳光进行校准。通常一级标准电池和二级标准器件并排放置同时测量。在这种情况下，太阳模拟器应符合GB/T6495.9规定的AAA级或者更优，并满足包含待校准的器件和一级标准器件的平面的辐照不均匀度小于±1%的附加要求。在13.1a)情况下，GB/T6495.9定义的时间不稳定度仅需短期不稳定度（STI）满足A级要求，长期不稳定度（LTI）是不相关的。当一级、二级标准器件的尺寸相同或者相似（有效面积的比率在0.5到2.0之间）时，二者应交换位置进行附加测试。仅当两次测量均在测量不确定度内，测量结果才有效。当校准由多个电池串联制成的标准组件时，若不能满足太阳模拟器空间不均匀度小于1%的要求，模拟器的空间不均匀度应达到A级，还应提供详细的测量不确定度分析。在一级标准电池、二级标准器件的尺寸相同或者相似（有效面积的比率在0.5到2.0之间）并且连续模拟阳光稳定的特殊情况下，两件器件相继放置在相同位置进行测试。在这种情况下，太阳模拟器应为符合GB/T6495.9规定的AAA级，并满足在测试所需总时间内LTI小于±1%的附加要求。如果脉冲间的重复性优于1%，脉冲太阳模拟器也能适用。在任何情况下，均应考虑模拟阳光的空间不均匀度和时间不稳定度、所用测量方案对测量不确定度的影响，并提供详细的测量不确定度分析。134测试程序13.4.1调整安装支架，使光源垂直入射到光伏器件，误差小于±5°。a）将一级标准电池、二级标准器件安装在同一平面内,误差小于±2°,二者尽量靠近（同时测量或b）将一级标准电池安装在指定位置（连续测量）。13.4.2将一级标准电池的电池温度控制到校准时的温度（通常为（25±2）℃),将二级标准器件的电池温度控制到需要校准的温度（通常也为（25±2）℃)。若不能控温，应根据IEC60891将一级标准电池和二级标准器件的输出信号分别修正到各自的目标温度。13.4.39GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:2023应按照GB/T6495.7进行光谱失配修正。适当测量光谱辐照度，并应加以记录。13.4.4同时记录数值：a）一级标准电池的输出信号和温度（连续测量）（只适用于模拟阳光下的测量），或b）一级标准电池和二级标准器件的输出信号和温度（根据13.1a进行的同时测量和校准），或c）一级标准电池的输出信号和温度，二级标准器件的电流-电压特性（根据13.1b进行的同时测量和校准）。13.4.5重复步骤13.4.4a）或b）直到连续得到至少5组数据，或13.4.4c)，直到获得至少3组连续读数，满足以下要求：──连续测量：一级标准电池输出信号（修正到校准时的温度（通常为（25±2）℃))的变化不大于±0.5%；然后移开一级标准电池，将二级标准器件安装在相同位置，a）在一级标准电池相同的约束条件下，重复步骤13.4.4a)（根据13.1a）进行校准），或b）记录二级标准器件的温度和电流-电压特性（根据13.1b）进行校准）。──同时测量：输出信号（根据需要对温度和光谱失配进行修正）比值的变化不大于±0.5%。13.4.6如果一级标准电池、二级标准器件的尺寸相同或者相似（有效面积的比率在0.5到2.0之间）并且同时测量，一级标准电池、二级标准器件交换位置，重复步骤13.4.4到13.4.5。13.4.7由测得的可接受的数据，计算二级标准器件的输出和一级标准电池的输出之比。13.4.8获取二级标准器件的校准值：根据13.1a）进行校准：一级标准电池的校准值乘以计算结果:──二级标准器件和一级标准电池的输出信号平均值的比值（连续测量）。──二级标准器件和一级标准电池的输出信号比值的平均值（同时测量）。输出信号应根据测量电子器件的放大系数进行修正。根据13.1b）进行校准：基于一级标准电池测量的辐照度，根据IEC60891确定所需参考条件下的电流-电压特性；然后根据GB/T6495.1（连续测量和同时测量）测得的电流-电压特性，从电流-电压特性中确定最大功率和短路电流以及开路电压。校准值由所有测得的电流-电压特性的各个参数相应的平均值确定。如果一级标准电池和二级标准器件交换位置进行了测量，那么计算这两种情况下的校准值。仅当两次结果均在测量不确定度内，测量结果才有效。两种情况下的测量结果均应报告，二者的几何平均值应作为校准值。135附加测试13.5.1光谱响应度使用GB/T6495.8中规定的程序测量二级标准器件的光谱响应度。13.5.2温度系数若需要，使用IEC60891规定的程序测量二级标准器件的短路电流和/或最大功率的温度系数。13.5.3线性度若需要，使用GB/T6495.10规定的程序测量二级标准器件输出的线性度。GB/T6495.2—202X/IEC60904-2:202314用二级标准器件校准工作标准器件用二级标准器件校准工作标准器件时，遵循以上程序（第13章）或使用其他符合本文件要求尤其是7.1要求的校准程序。如果二级标准器件已按13.1b）进行校准，则其最大功率可作为校准值。有关标准器件的短路电流或最大功率的使用指南，请参见IECTR60904-14[5]。有时(技术上或经济上)不需要或不可能对每个工作标准器件进行测量。因此，在某些情况下，可以在如下所述的等效器件上进行测量。对于两个等效器件，它们应使用相同的电池技术和封装系统来制造。这包