TCPIA 0045-2022 晶體硅太陽電池電流-電壓特性產(chǎn)線測量操作指南

ICS27.160CCSF12團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CPIA0045—2022晶體硅太陽電池電流-電壓特性產(chǎn)線測量操作指南Guidelinesforproductionlinemeasurementsofcrystallinesiliconsolarcellscurrent—Voltagecharacteristics2022-12-30發(fā)布 2023-01-15實施中國光伏行業(yè)協(xié)會??發(fā)布T/CPIA0045T/CPIA0045—2022PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII目 次前言 III范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 2總則 2產(chǎn)線用電池標(biāo)片要求 2通則 2電池標(biāo)片的制作 2電池標(biāo)片的使用 4保存環(huán)境 5產(chǎn)線測試要求和過程管理 5測試要求 5測試條件（STANDARDTESTCONDITION) 6測試設(shè)備要求 6校準(zhǔn) 6效率測量 6測量結(jié)果 7期間核查 7測量不確定度和關(guān)鍵評估指標(biāo) 7總體要求 7測量條件的不確定度 7附錄A（資料性） 產(chǎn)線用一級、二級電池標(biāo)片量值溯源鏈?zhǔn)疽鈭D 10附錄B（資料性） 不同容性電池電流電壓特性測量方法 11不同容性電池電流電壓特性測量方法 11容性電池測試校準(zhǔn)方法 12校準(zhǔn)程序 12測試時間確定 12過程控制 12T/CPIA0045T/CPIA0045—2022PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本文件由中國光伏行業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。本文件起草單位：天合光能股份有限公司、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中國計量科學(xué)研究院、浙（廊坊（江蘇（中國T/CPIA0045T/CPIA0045—2022T/CPIA0045T/CPIA0045—2022PAGEPAGE11PAGEPAGE10晶體硅太陽電池電流-電壓特性產(chǎn)線測量操作指南范圍本文件規(guī)定了晶體硅太陽電池（以下簡稱電池）電流電壓特性（以下簡稱IV曲線）產(chǎn)線測量的操作管理要求，對電池特性測量結(jié)果的不確定度評估提供了參考。（或雙面電池單面受光規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。T/CPIA0012—2019 晶體硅標(biāo)準(zhǔn)光伏組件制作和使用指南T/CPIA0020—2020 晶體硅太陽電池電致發(fā)光測試方CNAS-CL06 測量結(jié)果的溯源性要求JJF1059.1—2012測量不確定度評定與表示IEC60891光伏器件測定I-V特性的溫度和輻照度校正方法用程序（Photovoltaicdevices—ProceduresfortemperatureandirradiancecorrectionstomeasuredI-Vcharacteristics）IEC60904-1：2020光伏設(shè)備第1部分光伏器件的電流電壓特性測量（Photovoltaicdevices—Part1:Measurementofphotovoltaiccurrent-voltagecharacteristics）IEC60904-2光伏設(shè)備第2部分光伏基準(zhǔn)器件的要求（Photovoltaicdevice—Part2:Requirementsforphotovoltaicreferencedevices）IEC60904-3光伏器件第3部分具有標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度數(shù)據(jù)的地面用太陽光伏(PV)器件的測量原理（Photovoltaicdevices—Part3Measurementprinciplesforterrestrialphotovoltaic(PV)solardeviceswithreferencespectralirradiancedata）IEC60904-4光電器件第4部分光伏基準(zhǔn)器件建立校準(zhǔn)溯源性的程序（Photovoltaicdevices—Part4:Referencesolardevices—Proceduresforestablishingcalibrationtraceability）IEC60904-7 光電器件 第7部分 光電器件的測量用光譜錯配修正的計算（Photovoltaicdevices—Part7:Computationofthespectralmismatchcorrectionformeasurementsofphotovoltaicdevices）IEC60904-8光伏器件第8部分光伏器件光譜響應(yīng)度的測量（Photovoltaicdevices—Part8:Measurementofspectralresponsivityofaphotovoltaic(PVdevice）IEC60904-9光電器件第9部分太陽模擬器特性的分類（Photovoltaicdevices—Part9:Classificationofsolarsimulatorcharacteristics）IEC60904-10光伏器件第10部分線性相關(guān)性和線性測量方法（Photovoltaicdevices—Part10:Methodsoflineardependenceandlinearitymeasurements）IECTR60904-14：2020光伏器件第14部分：單結(jié)光伏組件最大輸出功率的STC及產(chǎn)線條件下測試方法（PhotovoltaicdevicesPart14:Guidelinesforproductionlinemeasurementsofsingle-junctionPVmodulemaximumpoweroutputandreportingatstandardtestconditions）IEC62941地面光伏(PV（Terrestrialphotovoltaic(PVmodules—QualitysystemforPVmodulemanufacturing）IEC63202-1光伏電池第1部分：晶體硅光伏電池光致衰減的測量（Photovoltaiccells—Part1:Measurementoflight-induceddegradationofcrystallinesiliconphotovoltaiccells）術(shù)語和定義GB/T20000.1T/CPIA0012—2019T/CPIA0020—2020界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。晶體硅光伏標(biāo)準(zhǔn)電池 crystallinesiliconphotovoltaicreferencecell參照附錄IEC60904-4源為基準(zhǔn)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)光伏器件，以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)電池”。工作標(biāo)準(zhǔn)電池 workingreferencecell參照IECTR60904-14：2020等級分類，特性符合IEC60904-2要求和量值溯源符合IEC60904-4要求，用于校準(zhǔn)產(chǎn)線電池電性能測量的模擬器（簡稱測量模擬器）的標(biāo)準(zhǔn)電池（簡稱電池標(biāo)片）。詳見附錄B。線級準(zhǔn)池 1tworingrefrenecelforprouctonlies經(jīng)送外部第三方實驗室測試，賦予關(guān)鍵參數(shù)返回后的電池樣品（簡稱產(chǎn)線一級標(biāo)片）。詳見附錄B。注1：外部第三方實驗室資質(zhì)要求如下：中國合格評定國家認(rèn)可委員會國際實驗室認(rèn)可合作組織認(rèn)可的有資質(zhì)的第三方實驗室；T/CPIA0012—20194注2：關(guān)鍵參數(shù)，即電池特性符合IEC60904-2,外部第三方實驗室按照IEC60904-1,IEC60904-10，IEC60891的要求，量值溯源符合IEC60904-4測試出的電池樣片參數(shù)，至少含有Isc、Voc、Pmax、FF、Vpmax、Ipmax、η。產(chǎn)線二級標(biāo)準(zhǔn)電池 2ndworkingreferencecellforproductionlines規(guī)定精度的太陽模擬器經(jīng)過一級標(biāo)片校準(zhǔn)后，標(biāo)定出用于生產(chǎn)測試標(biāo)準(zhǔn)的工作參考級太陽電池?？倓t產(chǎn)線用電池標(biāo)片要求通則電池標(biāo)片用于校準(zhǔn)產(chǎn)線模擬器、測量批量生產(chǎn)的電池效率，應(yīng)特性穩(wěn)定，制作過程有效管控。電池標(biāo)片的制作電池標(biāo)片電池標(biāo)片要求如下：STCIEC60891在電氣穩(wěn)定的條件下工作。電池標(biāo)片的制作流程圖產(chǎn)線用電池標(biāo)片包括一級電池標(biāo)片和二級電池標(biāo)片。應(yīng)符合5.1.1要求，同時其參數(shù)符合以下要求：IEC60904-4B；電池效率（%）=（標(biāo)稱值（%）±測量公差，不確定度（U=%，k=2））。如：η=24.5%±0.1%（U=3.5%，K=2)注：不確定度U（%）為測量不確定度的最大擴(kuò)展不確定度。（P=0.95,k=2）電池標(biāo)片的制作流程圖總體要求一級電池標(biāo)片制作流程見圖1中①～⑩步驟，二級電池標(biāo)片制作流程見圖1中①～④、⑧~⑩步驟。電池標(biāo)片與產(chǎn)線電池的物理特性應(yīng)匹配，物理特性包括但不限于以下：電池工藝原理(制造工藝)；尺寸（單個電池片的整體面積）；光譜響應(yīng)及電池柵線圖形；測量時電池的電氣互連。圖1 產(chǎn)線用電池標(biāo)片制作流程圖具體要求挑選待制一、二級標(biāo)片時，為減少測試差異，具體要求如下：步驟①一級、二級標(biāo)片樣品挑選要求，挑選出合適的樣品作為備用:一級、二級標(biāo)片應(yīng)與產(chǎn)線量產(chǎn)產(chǎn)品工藝水平一致；衰減后標(biāo)片效率體現(xiàn)產(chǎn)線的主流檔位；保證所有產(chǎn)線有合適的用量；樣品可追溯。步驟②二級標(biāo)片備用樣品，經(jīng)衰減后保證樣片的穩(wěn)定性：IEC63202-1衰減中無污染、氧化和破損；記錄衰減前關(guān)鍵參數(shù)的測試數(shù)據(jù)。步驟③電性能及電致發(fā)光(EL)測試要求，保證樣品內(nèi)部無隱裂，性能穩(wěn)定：確認(rèn)樣品的參數(shù)和校準(zhǔn)方式；測試短路電流（Isc）,開路電壓（Voc）,效率和填充系數(shù)（FF）主要參數(shù)等；T/CPIA0020—2020（EL）測試。步驟④衰減后穩(wěn)定性判定要求，保證樣品性能穩(wěn)定：T/CPIA0012—2019衰減后的效率落在主流檔位范圍內(nèi)；3pcs～5pcs注：主流檔位：代表產(chǎn)線效率檔位分布，與產(chǎn)線待測樣品數(shù)據(jù)同工藝的一級電池標(biāo)片。步驟⑤委外測試：委托到外部有資質(zhì)的第三方實驗室測試，并賦予關(guān)鍵參數(shù)。步驟⑥一級標(biāo)片使用前驗證（對切），挑選出產(chǎn)線要用的一級標(biāo)片。注1：選用的新一級標(biāo)片：指同檔位外部標(biāo)定后所有的一級標(biāo)片。注2：對切：在同一機(jī)臺上用現(xiàn)用的和待選用的一級標(biāo)片分別校準(zhǔn)機(jī)臺，測試同工藝、同批次同檔位的樣品30pcs～50pcs，看樣品平均效率的差異。在用的和已選出的新一級標(biāo)片分別校準(zhǔn)機(jī)臺，在不同機(jī)臺上測試同工藝、同批次同檔位的樣品30pcs～50pcs，看二者平均效率的差異。注3：已選出的新一級標(biāo)片：指同檔位經(jīng)對切驗證后的一級標(biāo)片。步驟⑧可用的一級標(biāo)片：最終選定能代表產(chǎn)線效率檔位分布，與產(chǎn)線待測樣品同工藝的標(biāo)片。步驟⑨復(fù)制二級標(biāo)片，標(biāo)定二級標(biāo)片的方法有兩種，可任選一種：穩(wěn)態(tài)模擬器法：一級標(biāo)片校準(zhǔn)機(jī)臺，復(fù)制出二級標(biāo)片；脈沖模擬器法：一級標(biāo)片校準(zhǔn)機(jī)臺，通過正反掃確認(rèn)差異，選擇測試時間，復(fù)制出二級A。步驟⑩產(chǎn)線使用的二級標(biāo)片要求:～④步驟的預(yù)處理。注4：制作過程①～④，是一、二級標(biāo)片共有的步驟.用一級直接校準(zhǔn)機(jī)臺和二級標(biāo)片分別校準(zhǔn)機(jī)臺，測試同一批樣品，二者絕對效率差異符合預(yù)期（0.1）。二級電池標(biāo)片要求通過一級電池片的來源作比對，與上一級標(biāo)片保持一致；效率（%）=測試標(biāo)稱值（%）+測試公差（%）；使用過程中有明顯的破損或效率變化應(yīng)停止使用；使用次數(shù)保證參數(shù)變化不明顯；使用周期不大于1注5：一級與二級是同批次的工藝，如有差異，要確認(rèn)與一級的失配系數(shù)，對最后測試出的效率進(jìn)行修正。電池標(biāo)片的使用產(chǎn)線模擬器校準(zhǔn)方法通常有靜態(tài)校準(zhǔn)和動態(tài)兩種類型。校準(zhǔn)主要方法和流程見圖2：Isc）（η）（Voc）”與標(biāo)稱值STCη（FF）IscVocPmax，算出FF=Pmax/（Isc*Voc）*100%。方法（Isc）（η）（Voc）”，若與標(biāo)稱值有差異，應(yīng)進(jìn)行修正，調(diào)整到標(biāo)稱值允差范圍內(nèi)。注1：靜態(tài)校準(zhǔn)：用單片標(biāo)片進(jìn)行機(jī)臺校準(zhǔn)。注2：動態(tài)校準(zhǔn)法：用6片～10片電池標(biāo)片進(jìn)行動態(tài)測量，采用平均值的方式對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。有效的二級標(biāo)片應(yīng)滿足以下要求：與一級電池標(biāo)片絕對效率差異符合預(yù)期（如絕對效率波動0.1）;符合IEC60904-4量值溯源要求；注：用每一檔位的2片～3～500.122.3%，取22.4），則符合要求。圖2 產(chǎn)線電池測試校準(zhǔn)流程保存環(huán)境標(biāo)定后的產(chǎn)線用標(biāo)準(zhǔn)電池應(yīng)放在惰性氣體儲藏柜（如氮氣柜）中，保存環(huán)境相對濕度不大于60%，室溫、遮光保存，遠(yuǎn)離腐蝕性物品。產(chǎn)線測試要求和過程管理測試要求產(chǎn)線電池效率測量宜參照IEC60904-1和IECTR60904-14：2020的要求，選擇合適的測試掃描速率（sweeprate）、掃描方向（sweepdirection）和延時（timedelay），得到的I-V曲線示意圖見圖3。太陽模擬器太陽模擬器（IEC60904-9）光伏參考器件（IEC60904-2，IEC60904-4）太陽電池測試IEC60891IEC60904-7STC條件下的最大功率（Pmax）或效率（?）I-VcurveofPVcellundertest圖3 最大功率（效率）校準(zhǔn)產(chǎn)線機(jī)臺測試電池IV曲線示意圖測試條件（Standardtestcondition)1000W/25℃±2測試設(shè)備要求太陽模擬器標(biāo)定用模擬器應(yīng)符合IEC60904-9A+A+A+級要求，光譜范圍符合300nm～1200nm；產(chǎn)線用模擬器應(yīng)符合IEC60904-9BBB級以上要求，光譜范圍400nm～1100nm或更優(yōu)。電流-電壓測試設(shè)備參照IEC60904-1對測量設(shè)備的要求，電池產(chǎn)線應(yīng)具備符合精度等級的電流、電壓表及連接端口的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。校準(zhǔn)電池產(chǎn)線的測量系統(tǒng)應(yīng)符合IEC62941IECTR60904-14：20202。IEC60904-1用匹配的二級電池標(biāo)片定期校準(zhǔn)機(jī)臺。量產(chǎn)的電池樣品應(yīng)與實驗室模擬器或一級電池標(biāo)片參考值核查進(jìn)行對標(biāo)測試效率。效率測量4小時～6小時用二級電池標(biāo)片進(jìn)行機(jī)臺校準(zhǔn)。IEC60904-1,IECTR60904-14：2020的測量要求，測出電池的電流電壓特性，并進(jìn)行效率的歸檔。明確每檔位電池的效率=測試標(biāo)稱值（%）+測量不確定度（%）。測量結(jié)果ISO/IEC17025程序準(zhǔn)備I-V60904-19部分所要求的信息，通常需要以下部分或全部參數(shù)：電池片整片的面積（A）；短路電流（Isc）；開路電壓（Voc）；（P；填充系數(shù)（FF）；功率轉(zhuǎn)換效率推薦以下參數(shù)：（V；（I；電池效率η(%)=標(biāo)稱值(%)+測試公差(%)；此外，還應(yīng)包括以下信息：I-V4.2.2使用生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)的可追溯性實驗室；使用電池目標(biāo)的測量不確定度；擴(kuò)展的不確定性評估結(jié)果與最終電池效率。期間核查IEC60904-2同類型一級標(biāo)片交叉檢查；記錄使用時間，開路電壓(Voc)趨勢；EL)或光致發(fā)光(PL)；監(jiān)視標(biāo)準(zhǔn)電池的電阻，度量標(biāo)準(zhǔn)包括：標(biāo)準(zhǔn)電池的串聯(lián)電阻，通過電流電壓（IV）曲線分析報告；標(biāo)準(zhǔn)電池的四線制測量電阻特性。在同樣的測試條件下，標(biāo)稱測試平均效率波動小于期望值（0.1）。與探針接觸測試的一級電池標(biāo)片，使用次數(shù)保證參數(shù)變化不明顯且不超過第三方報告中建議的使用期限。IEC60904-215注：如電池標(biāo)片的標(biāo)稱效率為25%，如測試波動超過標(biāo)稱值0.125%（即25*5%=0.125%）要停用。測量不確定度和關(guān)鍵評估指標(biāo)總體要求不確定度的實際評估參照J(rèn)JF1059.1—2012進(jìn)行測量，應(yīng)對影響結(jié)果的主要因子進(jìn)行不確定性評估，給出明確的評定結(jié)果和公差。測量條件的不確定度（效率表1 常用評估不確定性的主要因子來源序號主要不確定性來源包括類別類型分布不確定度類型分布類型1一級標(biāo)片引入的不確定性u1BG2輻照度不均勻和不穩(wěn)定度引入的不確定性u2AG3溫度不均勻引入的不確定度u3BR4溫度測量引入的不確定度u4AR5電池面積u5AR6幾何位置及角度引入的不確定性u6BR7接觸電阻引入的不確定性u7BR8電學(xué)測量準(zhǔn)確性帶來的不確定性u8BR9測量重復(fù)性u9BR10電容效應(yīng)引入了不確定性u10BRu1一級、二級電池標(biāo)片的匹配，應(yīng)使用相同的材料清單和制造程序來制作，參照IEC60904-2，IEC60904-7，IEC60904-8，進(jìn)行差異失配測量評估。參照IEC60904-4的要求進(jìn)行量值溯源測量評估。評估因素如下：電池工藝原理；尺寸（單個電池片的整體面積）；光譜響應(yīng)度；測量時電池的電氣互連。u2參照IEC60904-9的要求對溫度進(jìn)行測量。u360891的要求對溫度進(jìn)行測量。u4IEC60891u5參照IEC60904-1的附錄A中測試面積的要求，多次測量面積的波動，考慮重復(fù)性差異的影響。u6u7在測試時，需要和電池連成導(dǎo)通的回路，接觸電阻不可回避，盡可能采用四線制測量。u8測試過程IVIEC60904-1和IEC60904-10的要求進(jìn)行量值溯源測量評估。u9不同的電池測量系統(tǒng)，應(yīng)考慮重復(fù)性差異的影響。u1060904-1-1的要求進(jìn)行量值溯源測量評估。綜合標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算考慮到上述不確定因素對測量結(jié)果有影響，綜合標(biāo)準(zhǔn)不確定評定按公式（1）計算。"ul

（k=2） (1)u2u2123u2 u2 ...u2 u2 u28910rel附 錄 A（資料性）產(chǎn)線用一級、二級電池標(biāo)片量值溯源鏈?zhǔn)疽鈭D參照IECTR60904-14：2020產(chǎn)線用一級、二級電池標(biāo)片量值溯源，見圖A.1。參考相關(guān)的校準(zhǔn)程序參考相關(guān)的校準(zhǔn)程序Referencetorelevantcalibrationprocedures一級基準(zhǔn)和二級基準(zhǔn)primarystandardsandsecondarystandards責(zé)任部門ResponsiblepartyIEC60904-4一級參考器件（WPVS電池或類似的器件）primaryreferencedevices（WPVScellorsimilar)國家計量院Nationalmetrologyinstitute條款12IEC60904-2:2015一級電池標(biāo)片（golden/mastercells）Secondaryreferencemodules（'golden/master'modules)實驗室Laboratory條款13IEC60904-2:2015標(biāo)準(zhǔn)參考電池Referencecell產(chǎn)線一級電池標(biāo)片（sliver/controlcells）workingreferencecellsIEC60904-1產(chǎn)線Productionline產(chǎn)線二級電池標(biāo)片productioncells圖A.1 產(chǎn)線用工作標(biāo)片溯源鏈?zhǔn)疽鈭D圖A.2 產(chǎn)線用工作標(biāo)片定義示意圖附 錄 B（資料性）不同容性電池電流電壓特性測量方法不同容性電池電流電壓特性測量方法對于容性電池的效率測量，參照IEC60904-1：2020B部分，對電池效率測量要選擇合適的掃表B.1常見電池類型推薦的脈沖響應(yīng)時間技術(shù)類型效應(yīng)持續(xù)時間ms脈沖（等效）寬度ms