航天用标准光伏电池 编制说明

编制说明1、任务来源根据《国家标准化管理委员会关于下达2023年第四批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》与《国家标准化管理委员会关于下达2023年国家标准复审修订计划的通知》的要求，国家标准《航天用标准光伏电池》（计划号：20233704-T-339）由全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会(SAC/TC90)归口管理，由中国电子科技集团公司第十八研究所等牵头起草。2、主要工作过程2024年4月8日，由全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会（下称标委会）组织召开了国家标准《航天用标准光伏电池》等38项国家标准启动会，签订了标准任务书，汇报了标准当前工作进展和后续工作计划。2023年4月~6月，标准项目组成立。项目牵头单位研究了国家标准GB/T6492-1986《航天用标准太阳电池》，调研了当前国内外光伏组件测试标准，对原标准内容进行修订，形成标准草案。2024年6月21日，项目牵头单位召集项目编制组成员进行线上会议，对标准草案进行逐条讨论，形成了会议纪要，后续按照会议纪内容要对标准草案进行了修改。2024年7月25日，由标委会组织召开标准草案的讨论会，对标准草案内容进行了深度讨论，后续按照讨论会中专家意见对标准草案进行了修改，形成标准征求意见稿。3、标准编制的主要成员单位及其所做的工作项目牵头单位为中国电子科技集团公司第十八研究所，项目组成员单位还包括中国计量科学研究院、天津恒电空间电源有限公司、中国电子技术标准化研究院等。编制分工单位名称工作分工主编单位中国电子科技集团公司第十八研究所负责标准进度整体把控；负责标准草案和征求意见稿编写工作；负责组织标准编制成员单位技术行讨论。参编单位中国电子技术标准化研究院负责标准参与单位征集；负责标准征求意见稿和编制说明的质量把控。中国计量科学研究院、参与标准标定方法和传递试验方法的编天津恒电空间电源有限公司写，以及相关技术内容的讨论。1、编制原则本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》、GB/T1.2-2020《标准化工作导则第2部分：以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草规则》进行编写。2、确定主要内容的依据本标准内容为航天用标准光伏电池的要求、制备筛选的试验方法，规定了标准光伏电池传递的方法。与现有GB/T6494-2017、GB/T6496-2017中航天用太阳电池性能测试以及标定方法保持一致。3、编制过程中解决的主要问题GB/T6492-1986《航天用标准太阳电池》标准适用于航天用单晶硅太阳电池，供测试航天用太阳电池的单体、组件、组合板、方阵时，校准或确定测试光源在被测太阳电池表面所建立的总辐照度用。是航天用标准太阳电池进行制作和筛选的基础指导文件，稳定的标准电池为航天用电池方阵的测试提供精准的测试结果，从而保障航天器的稳定长时运行。但原标准发布于1986年，距今已经有35年，标准内容不能覆盖目前航天用标准太阳电池的需求，已落后于当前的科技发展，无法满足航天需要。近年来了随着航天业的发展，航天器对能源供给提出了更高的要求，已经从单晶硅电池技术发展到目前更高效和更耐久的砷化镓多结太阳电池技术，而与多结砷化镓太阳电池相对应的标准太阳电池又没有相应的标准要求。修订的主要内容和依据阐述如下：a)修订标准的适用范围，原标准的适用范围为单晶硅太阳电池，只能覆盖目前约不到2%的航天太阳电池，通过修订其范围增加了对砷化镓单结和多结标准光伏电池的覆盖，使其覆盖到目前99%以上的航天太阳电池。b)依据GB/T1.1对原标准结构进行重新梳理和编排，——增加了1范围章节，内容为标准的规定内容和适用范围；——增加了2规范性引用文件章节；——增加了3术语和定义章节。c)对原标准1品种、等级和参数章节进行修订，具体如下：——删除1.1品种章节，内容归入4.1命名方法中；——1.2结构和几何章节内容归入4.5制备要求中，其中结合当前标准电池标定和工作标准电池的使用的实际情况，更新了标准电池的推荐封装结构，即一级和二级标准太阳电池推荐采用全密封式结构或采用带玻璃盖片的单体太阳电池，而工作标准太阳电池推荐采用带玻璃盖片的单体太阳电池或采用裸电池。——1.3.1至1.3.3章节内容放入章节3中，并结合GB/T6496中术语定义对原标准内容中不适合当前标准电池要求的内容进行删除；——1.3.4参数章节放入7.1章节中，其中具体参数的要求见附录C履历表。——1.3.5命名方法章节归入4.1命名方法章节，其中将原单晶硅电池命名部分中的P型和N型进行合并，并新增了三结和四结太阳电池的命名内容。d)原标准2技术要求章节归入4标准太阳电池的要求章节，并进行如下修订：——但随着光伏电池技术的发展，一方面电池的外形尺寸、栅线尺寸以及电极尺寸种类多样性增多，另一方面在选用常用工艺和材料精心制作后，这些尺寸参数对标准电池性能和稳定性的评估不会产生影响，因此删除了对标准电池制作中相关参数尺寸的要求。但电极和电池的缺陷却会对电池性能和稳定性产生影响，因而在外观中增加了对电极外观和电池机械缺陷的检查部分。——对标准电池填充因子的要求进行了修改，由于多结标准电池的引入，不同结PN材料带隙变化大，填充因子偏差较大，因而将填充因子的要求更改为：当电池PN结材料带隙小于0.9eV时，填充因子FF应大于0.6；当电池PN结材料带隙不小于0.9eV时，填充因子FF应大于0.7。e)原标准3试验方法章节归入5试验方法中，其中将试样筛选和标样筛选合并进行，将筛选试验更改为外观、电性能测量、高低温循环和光照试验。当前太阳电池技术发展成熟，太阳电池稳定性得到极大提高，并已经在日常的鉴定测试试验和航天应用过程中得到了进一步验证，原标准中试样筛选及进行封装后的标样筛选的分类已不再适用，相关国际标准中也未包含相关分类。原标准中的环境和力学试验可能会对标准电池产生不可逆的影响，这些影响可能会在后期的贮存和使用中降低标准电池的稳定性。对国内外光伏标准的相关文献和标准进行调研，如IEC60904-2和ISO15387等，仅对标准电池进行外观、电性能和光衰的筛选试验，并依据标准电池可能的标定环境和使用环境，结合GB/T42633进行了高低温循环试验的设定。光照试验中将辐照要求更新为AM0光谱和对应的光强要求，并且新增了温度控制的要求25℃±5℃。试验设备和检测仪器中依据GB/T6494对电性能测试设备的要求进行了更新。f)原标准4标准太阳电池的传递归入6标准太阳电池的标定和传递，新增规定了一级标准电池的标定依据为GB/T6496-2017；规定了标准太阳电池的传递方法，包含一级传递至二级，二级传递至工作标准电池，而在相关标定方法中，除原标准中规定的使用太阳模拟器外，结合IEC60904-2和ISO15387引入了地面太阳光下进行标定的方法以及对标定过程进行了更新，修订了对太阳模拟器的要求和增加了对地面太阳光的要求。g)5维护、保管和运输章节中，对标准电池的偏差要求明确为年漂移要求，使得标准电池的稳定性评估具有可操作性。因当前电池贮存中温控箱的使用，将标准电池的贮存温度范围进行更新，进一步提高标准电池的稳定性。h)依据GB/T6495.2中对标准电池结构和几何的要求对附录A进行了修订，使得标准电池的制作具有统一性。i)依据标准立项评审会议的要求，将标准名称更改为《航天用标准光伏电池》，以做到与其他光伏标准名称一致性的。三、主要试验[或验证]情况分析编制组利用中国电子科技集团公司第十八研究所在航天用太阳电池方面的研发和制备能力，使用标准规定的方法制作了砷化镓标准太阳电池，进行了电池封装结构的设计和筛选试验，并在国内的西北地区开展了标准电池的高空标定，然后依据一级标准电池，按照标准中的方法进行了一级至二级标准电池、二级标准电池至工作标准电池在太阳模拟器下的传递工作，深入验证了标准方法的可行性和有效性。本标准的编订为航天用标准电池的制作、筛选以及标准太阳电池的传递提供指导，增大了标准的适用范围，使得标准更能涵盖当前航天用太阳电池的技术发展。标准中规定了航天用标准太阳电池的类别、规定了标准太阳电池的外观、物理性能和电性能要求，规定了标准太阳电池制作、筛选试验要求以及标准电池数值传递和标准电池维护保管和运输的要求。为测试实验室或厂家进行航天用标准太阳电池制作提供指导，为校准机构对标准太阳电池的传递提供方法，为生产厂家、总体单位和测试机构进行太阳电池性能测试时提供辐照度评估的基准，从而更好的服