光伏器件 第9部分：太陽(yáng)模擬器特性分級(jí) 征求意見稿

1GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020光伏器件第9部分：太陽(yáng)模擬器特性分級(jí)本文件規(guī)定了在適用于光伏器件電學(xué)穩(wěn)定性和特性所需的輻照度水平下，來確定太陽(yáng)模擬器等級(jí)的定義和測(cè)試方法。本文件適用于光伏檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室以及光伏電池和光伏組件生產(chǎn)線的太陽(yáng)模擬器。A+等級(jí)主要用于校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于光伏生產(chǎn)的功率測(cè)試及鑒定測(cè)試而言，A+等級(jí)不是必要的。A+等級(jí)被引入的目的在于它允許降低二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器件校準(zhǔn)的不確定度，而二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器件通常在校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室被標(biāo)定。由于光伏產(chǎn)線的測(cè)量采用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器件進(jìn)行校準(zhǔn)，因此光伏產(chǎn)線上的測(cè)量不確定度將直接受益于較低不確定度的校2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6495.1光伏器件第1部分：光伏電流-電壓特性的測(cè)量（GB/T6495.1—20XX，IEC60904-1:2020，IDT）GB/T6495.3光伏器件第3部分：基于標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度數(shù)據(jù)的地面光伏器件的測(cè)量原理（GB/T6495.3—20XX，IEC60904-3:2019，IDT）IECTR60904-14光伏器件第14部分：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下單結(jié)光伏組件最大輸出功率產(chǎn)線測(cè)量和報(bào)告指南（Photovoltaicdevices-Part14:Guidelinesforproductionlinemeasurementsofsingle-junctionPVmodulemaximumpoweroutputandreportingatstandardtestconditions）IECTS61836太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)（Solarphotovoltaicenergysystems-Terms,definitionsandsymbols）注：GB/T2297—XXXX太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)（IECTS61833術(shù)語(yǔ)和定義IECTS61836界定的和下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。ISO和IEC的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)地址如下：lIEC電子開發(fā)平臺(tái)：/lISO在線瀏覽平臺(tái)：/obp3.1太陽(yáng)模擬器solarsimulator采用光源的光譜分布類似于自然陽(yáng)光的設(shè)備，用于評(píng)估光伏器件的特性。2GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020b)改變輸出光束以滿足分級(jí)要求所需的任何光學(xué)器注2：各種類型的太陽(yáng)模擬器通常用于確定GB/T6495.些模擬器分為單燈系統(tǒng)或多燈系統(tǒng)，單燈系統(tǒng)是將光伏器件置于指定的測(cè)試區(qū)域，a)對(duì)于脈沖單燈或多燈太陽(yáng)模擬器在暗室中運(yùn)行的情況，光源與光伏器件之間的距離通c)對(duì)于穩(wěn)態(tài)單燈或多燈太陽(yáng)模擬器在暗室中運(yùn)行的情況，光源與光伏器件之間的d)基于LED的多燈太陽(yáng)模擬器，光源與光伏器件注3：脈沖式太陽(yáng)模擬器可進(jìn)一步細(xì)分為在單次閃光中獲取整個(gè)I-V特性或部分I-V特性的長(zhǎng)脈同類型的燈管發(fā)出的不同光譜輻照進(jìn)行疊加。如果可行的話，除分級(jí)外，還應(yīng)參考報(bào)告注4：多燈管系統(tǒng)又可細(xì)分為每個(gè)燈照射整個(gè)測(cè)試區(qū)域的系統(tǒng)和單個(gè)燈只照射部分測(cè)試區(qū)域的3.2測(cè)試面testplane用于安裝測(cè)試器件的平面。3.3指定的測(cè)試區(qū)域designatedtestarea測(cè)試面內(nèi)用于評(píng)估均勻度的區(qū)域。3.4數(shù)據(jù)采樣時(shí)間datasamplingtime獲得單個(gè)數(shù)據(jù)組（輻照度、電壓和電流）的時(shí)間。在同時(shí)測(cè)量時(shí)，數(shù)據(jù)采樣時(shí)間可由A/D轉(zhuǎn)換器的特性參數(shù)得到。在多路系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采樣的速率是多路采樣的速率。注1：在同步測(cè)量的情況下，數(shù)據(jù)采樣時(shí)間由A／D轉(zhuǎn)換器的特性決定。在多路復(fù)用系統(tǒng)中，數(shù)3.5數(shù)據(jù)采集時(shí)間dataacquisitiontime獲取完整或部分I-V曲線所用的時(shí)間3GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020注2：脈沖太陽(yáng)模擬器的數(shù)據(jù)采集時(shí)間與單次閃光內(nèi)所3.6獲取I-V特性的時(shí)間timeforacquiringtheI-Vcharacteristic獲取光伏器件整個(gè)I-V特性的時(shí)間。注1：如果光伏器件的I-V特性是在單次閃光中測(cè)量的，則獲取I-V特性的時(shí)注2：如果光伏器件的I-V曲線是通過分段在不同部分進(jìn)行多個(gè)連續(xù)閃光測(cè)試獲得的，那么整個(gè)3.7光譜范圍spectralrangeGB/T6495.3中定義了AM1.5總輻照的太陽(yáng)標(biāo)準(zhǔn)光譜分布。用于評(píng)估太陽(yáng)模擬器的波長(zhǎng)范圍，定義兩個(gè)波長(zhǎng)范圍：a）限定波長(zhǎng)范圍（400nm-1100nm）：該定義應(yīng)與IEC60904-9Ed．2：2007向后兼容。光譜匹配評(píng)估按照表1中給出的6個(gè)波段內(nèi)進(jìn)行執(zhí)行。b）擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍（300nm至1200nm根據(jù)表2，總波長(zhǎng)范圍分為6個(gè)波段，每個(gè)波段對(duì)整個(gè)輻照度的百分比相同。3.8光譜匹配spectralmatch太陽(yáng)模擬器的光譜匹配度，指與GB/T6495.3中規(guī)定的AM1.5標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度的偏差。注1：表1和表2規(guī)定了六個(gè)相關(guān)波長(zhǎng)間隔占總輻照度的百分比。如果需要向后兼容本文件表1IEC60904-3給出的總的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜輻照度分布，波長(zhǎng)區(qū)間在400nm至1100nm限制波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)總輻照度的占比%%12356.7456表2IEC60904-3給出的總的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜輻照度分布，波長(zhǎng)區(qū)間在300nm至1200nm限制波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)總輻照度的占比%%14GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:202023456注2：一般認(rèn)為，這種分級(jí)方法無(wú)法預(yù)測(cè)光伏組件功率測(cè)量的不確定度。應(yīng)使用GB/T6495.7和3.9測(cè)試面內(nèi)的輻照不均勻度non-uniformityofirradianceinthetestplane式中，最大輻照度和最小輻照度指在指定測(cè)試區(qū)域用探測(cè)器測(cè)得的輻照度最大值和最小值。3.10輻照不穩(wěn)定度temporalinstabilityofirradiance式中，最大輻照度和最小輻照度是在相關(guān)時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)得。a)短期不穩(wěn)定度（Shorttermi對(duì)于沒有輻照度監(jiān)控的成批電池或者組件的I-V測(cè)試，STI與此無(wú)關(guān)，應(yīng)使用與輻照度測(cè)定之間的時(shí)間段有關(guān)的LTIb)長(zhǎng)期不穩(wěn)定度（Longterminstabi-對(duì)于脈沖或穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器進(jìn)行的三通道I-V測(cè)試（輻照度、電流、電壓），LTI是獲取整個(gè)I-V曲線的時(shí)間。-對(duì)于脈沖或穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器進(jìn)行的雙通道I-V測(cè)試（電流、電壓），應(yīng)在I-V測(cè)量前后測(cè)量輻照度。應(yīng)根據(jù)這兩個(gè)輻照度值計(jì)算出LTI值。LTI值可能取決于I-V數(shù)據(jù)采集時(shí)間及光源的穩(wěn)定性。輻照度的最大-對(duì)于曝露試驗(yàn)，應(yīng)根據(jù)供應(yīng)商提供的規(guī)格（時(shí)間段、輻照度數(shù)據(jù)記錄間隔）驗(yàn)證LTI。如果LTI應(yīng)與至少100個(gè)輻照度值相關(guān)，每小時(shí)至少一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在輻照曝露期間以相等的其他應(yīng)用中，使用此類修正時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮對(duì)太陽(yáng)模擬器時(shí)間5GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:20203.11太陽(yáng)模擬器等級(jí)solarsimulatorclassification太陽(yáng)模擬器等級(jí)根據(jù)光譜匹配、空間不均勻度和不穩(wěn)定度進(jìn)行分級(jí)，每個(gè)類別分為四個(gè)等級(jí)（A+，A，B和C），采用以光譜匹配、測(cè)試面內(nèi)的輻照不均勻度、不穩(wěn)定度為順序的三個(gè)字母來評(píng)定每個(gè)模擬器的等級(jí)。例如：CBA表示C級(jí)光譜匹配、B級(jí)輻照不均勻度以及A級(jí)不穩(wěn)定度。3.12AM1.5光譜覆蓋范圍AM1.5spectralcoverageSPCSPC參數(shù)可確定太陽(yáng)模擬器光譜輻照度大于GB/T6495.3中規(guī)定的AM1.5標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度10％的波長(zhǎng)范圍。對(duì)于滿足這一條件的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，將相應(yīng)的AM1.5標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度進(jìn)行積分。SPC是所得值與300nm至1200nm范圍內(nèi)AM1.5太陽(yáng)總輻照度的比值。注1：原則上，高SPC值比低SPC值更理想。本文件3.13AM1.5光譜偏差A(yù)M1.5spectraldeviationSPD在表2中定義的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，光譜輻照度值可能高于或低于GB/T6495.3中規(guī)定的AM1.5標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度。光譜匹配無(wú)法檢測(cè)到這些偏差。SPD參數(shù)代表兩條曲線之間的總偏差，這表征了太陽(yáng)模擬器光譜輻照度與AM1.5光譜輻照度的匹配程度。4太陽(yáng)模擬器特性的分級(jí)表3給出了光譜匹配、輻照不均勻度和輻照不穩(wěn)定度的性能要求。對(duì)于光譜匹配，表1或表2列出的6個(gè)波段均應(yīng)滿足表3所示等級(jí)對(duì)應(yīng)的光譜匹配比例，光譜匹配才可達(dá)到相應(yīng)的等級(jí)。——太陽(yáng)模擬器的光譜輻照度應(yīng)根據(jù)表2在擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行評(píng)估?！褂弥械奶?yáng)模擬器以及已經(jīng)依據(jù)本文件第2版進(jìn)行分級(jí)的生產(chǎn)/銷售中的太陽(yáng)模擬器例外。6GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020這些設(shè)備的光譜輻照度可根據(jù)相同方法（第2版）在限制波長(zhǎng)范圍內(nèi)重新評(píng)估。為此應(yīng)參考表1。如有需要，這一例外應(yīng)確保向后兼容性?！绻谏a(chǎn)光伏器件的過程中，光伏技術(shù)發(fā)生了重大變更，鼓勵(lì)客戶在擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行光譜分級(jí)，并使用表2重新評(píng)估模擬器。此外，附件A中的光譜失配不確定度的敏感度分析也應(yīng)被應(yīng)用。——報(bào)告中應(yīng)明確說明光譜分級(jí)更新所使用的方法（限制波長(zhǎng)范圍或擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍）。模擬器的這三個(gè)特性（光譜匹配、輻照不均勻度和不穩(wěn)定度）的測(cè)量和計(jì)算程序見第5章。另外，應(yīng)計(jì)算SPC值及SPD值，其結(jié)果具有參考價(jià)值。如果制造商有規(guī)定，則應(yīng)在評(píng)估分級(jí)前進(jìn)行一定次數(shù)的閃光或通電工作時(shí)間以穩(wěn)定輻照度。這些要求適用于穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器和脈沖太陽(yáng)模擬器。表3太陽(yáng)模擬器等級(jí)的定義配%%%11A22B525C如果根據(jù)表2在擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行光譜匹配評(píng)估，A＋級(jí)僅針對(duì)此三種太陽(yáng)模擬器特性。IECTR60904-14提供了太陽(yáng)模擬器5測(cè)試程序5.1概述本章的目的是為獲得太陽(yáng)模擬器的性能數(shù)據(jù)，以及在測(cè)試面內(nèi)為獲得這些數(shù)據(jù)而選取所需的測(cè)試點(diǎn)的位置提供指導(dǎo)，而不是定義太陽(yáng)模擬器光譜或測(cè)試面內(nèi)任意點(diǎn)輻照度的測(cè)量方法。太陽(yáng)模擬器制造商或檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室有責(zé)任根據(jù)要求提供用于評(píng)定每個(gè)參數(shù)等級(jí)所需測(cè)試方法的信息。太陽(yáng)模擬器的分級(jí)不提供關(guān)于使用某一等級(jí)太陽(yáng)模擬器下測(cè)得光伏性能參數(shù)的測(cè)量不確定度的任何信息，這些不確定度依賴于實(shí)際的測(cè)試設(shè)備和使用的程序，并且需要根據(jù)這兩個(gè)因素進(jìn)行評(píng)估。一般來說，太陽(yáng)模擬器的分級(jí)取決于多種因素。此外，大多數(shù)模擬器可以在不同的工作點(diǎn)（例如不同的輻照度）下運(yùn)行。在這種情況下，分級(jí)只對(duì)與分級(jí)評(píng)估時(shí)類似的使用條件下有效。如果太陽(yáng)模擬器的預(yù)期用途包括改變輻照度，則應(yīng)在這些輻照度±50W／m2范圍內(nèi)進(jìn)行分級(jí)和報(bào)告。7GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020太陽(yáng)模擬器的分級(jí)并不是一成不變的，而是受各種因素的影響：——燈管隨運(yùn)行時(shí)間而老化?！鼡Q燈管?！獰艄β试O(shè)置?！诠馐惺褂萌魏尾寮鐬V光片或（光衰減）遮罩或網(wǎng)格?！魏尾寮睦匣蛭蹞p?！車h(huán)境的反射，例如暗室內(nèi)壁的特性?！}沖持續(xù)時(shí)間（如適用）。因此，分級(jí)僅跟實(shí)際運(yùn)行條件相關(guān)。理想情況下，產(chǎn)品說明書或測(cè)試報(bào)告中的分級(jí)應(yīng)涵蓋模擬器實(shí)際使用過程中的各種操作條件。應(yīng)定期對(duì)分級(jí)進(jìn)行審核。5.2光譜匹配5.2.1概述光譜匹配可能會(huì)在脈沖太陽(yáng)模擬器的閃光過程中發(fā)生變化，并受空間輻照不均勻度的影響。光譜輻照度測(cè)量的積分時(shí)間應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，并計(jì)算該時(shí)間段內(nèi)的光譜匹配度。5.2.2儀器光譜輻照計(jì)適合用于測(cè)量光譜匹配。需要確保光譜輻照計(jì)傳感器的響應(yīng)波長(zhǎng)范圍與目標(biāo)波長(zhǎng)范圍相匹配。探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)（積分時(shí)間）應(yīng)適合模擬器的脈沖長(zhǎng)度，應(yīng)注意模擬器的光譜可能會(huì)在光脈沖期間發(fā)生變化。在光譜發(fā)生漂移的情況下，具有不同光譜響應(yīng)度的輻照度探測(cè)和被測(cè)物之間將會(huì)引入光譜失配誤差。積分時(shí)間應(yīng)小于脈沖長(zhǎng)度的一半。以下特征和參數(shù)可能決定光譜輻照度測(cè)量的質(zhì)量：——波長(zhǎng)分辨率：光譜輻照計(jì)的波長(zhǎng)分辨率在可見光范圍（300nm至900nm）應(yīng)等于或小于5nm，在近紅外范圍（900nm至1200nm）應(yīng)等于或小于10nm。光譜輻照計(jì)的波長(zhǎng)步長(zhǎng)設(shè)置應(yīng)等于或小于波長(zhǎng)分辨率。一些使用帶通濾波器的儀器可能有大于10nm的波長(zhǎng)分辨率。這些儀器可用于光譜匹配分級(jí)（5.2.3）、SPC測(cè)定（5.5）和SPD測(cè)定（5.6）。然而，為滿足第6章關(guān)于光譜輻照度報(bào)告的要求，可能還需要額外的儀器。——注意：波長(zhǎng)分辨率是衡量光譜輻照計(jì)分離相鄰兩條光譜線的能力。——傳感器元件的非線性：光譜輻照計(jì)通常使用鎢絲校準(zhǔn)燈在低輻照度下進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，太陽(yáng)模擬器的光譜強(qiáng)度可能與校準(zhǔn)條件有很大差異?！s散光或二階波長(zhǎng)效應(yīng)?！斎牍鈱W(xué)器件的角度響應(yīng)：該參數(shù)對(duì)漫反射光有很大影響?？捎玫臏y(cè)試儀器如下：a)光譜輻照計(jì)，由光柵式單色儀和分立探測(cè)器（通常是旋轉(zhuǎn)光柵）組成；b)電荷耦合器件（CCD）、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）或光電二極管陣列光譜儀（通常為固定光柵）；c)配有帶通濾光片的多通道探測(cè)器；d)配有多個(gè)帶通濾光片的單個(gè)探測(cè)器。光譜輻照度測(cè)量通常需要使用兩臺(tái)儀器或分立探測(cè)器來覆蓋相關(guān)的波長(zhǎng)范圍（例如分別使用硅探測(cè)器和銦鎵砷探測(cè)器）。應(yīng)謹(jǐn)慎選擇合適的方法來組合兩個(gè)測(cè)量光譜。5.2.3試驗(yàn)步驟8GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020光譜匹配試驗(yàn)步驟如下：a)光譜輻照度應(yīng)在指定測(cè)試區(qū)內(nèi)至少4個(gè)位置測(cè)量，以解決光譜分布可能產(chǎn)生的空間不均勻效應(yīng)。選取測(cè)試位置應(yīng)包括如圖1所示的矩形及圓形指定測(cè)試區(qū)域的位置。對(duì)于多燈太陽(yáng)模擬器下的矩形指定測(cè)試區(qū)域，如果單燈只照射測(cè)試區(qū)域的一部分，則需要選取更多的位置；b)光譜輻照度應(yīng)以表格形式報(bào)告，在300nm-1200nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，每10nm至少一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。允許對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行平均，以減少數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量。c)應(yīng)將采集到的光譜輻照度數(shù)據(jù)在全波長(zhǎng)范圍（400nm-1100nm或300nm-1200nm）內(nèi)積分（梯形），并算出表1或表2列出的的6個(gè)波段內(nèi)積分輻照度相對(duì)于全波長(zhǎng)范圍內(nèi)輻照度的百分比。d)對(duì)于每個(gè)測(cè)量位置的光譜，計(jì)算每一波段的光譜匹配，其值為模擬器光譜與AM1.5標(biāo)準(zhǔn)光譜的百分比的比值。e)對(duì)于每個(gè)測(cè)量位置的光譜，通過對(duì)比測(cè)量光譜數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)光譜得到光譜匹配的分級(jí)如下：——A+級(jí)：每個(gè)波段的光譜匹配在0.875－1.125之間。只有根據(jù)表2進(jìn)行光譜匹配度評(píng)估時(shí)，才能評(píng)定為此等級(jí)?！狝級(jí)：每個(gè)波段的光譜匹配在0.75－1.25之間，如表3規(guī)定；——B級(jí)：每個(gè)波段的光譜匹配在0.6－1.4之間，如表3規(guī)定；——C級(jí)：每個(gè)波段的光譜匹配在0.4－2.0之間，如表3規(guī)定。f)表1或表2列出的所有波段均應(yīng)滿足表3中光譜匹配比值的要求，才可達(dá)到相對(duì)應(yīng)的級(jí)別。g)太陽(yáng)模擬器的光譜分級(jí)由最差的測(cè)試位置及最差波段的光譜匹配決定。5.2.4測(cè)量的不確定度計(jì)算各個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜匹配不確定度需要了解測(cè)量?jī)x器的不確定度，這通常與波長(zhǎng)有關(guān)。本分析應(yīng)考慮以下誤差源：——標(biāo)準(zhǔn)燈光譜輻照度的不確定度（校準(zhǔn)時(shí)使用）。——校準(zhǔn)程序（標(biāo)準(zhǔn)燈的漂移、燈電流的穩(wěn)定性、燈至入口光學(xué)器件的距離等）?！庾V輻照度測(cè)量的再現(xiàn)性（噪音、光纖、暗信號(hào)等）?！庾V輻照計(jì)內(nèi)的雜散光（反射、光柵故障等）——波長(zhǎng)校準(zhǔn)（漂移等）?！獋鞲衅鞯膹?qiáng)度/積分時(shí)間的線性度。9GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020不確定度分析通常需要采用蒙特卡洛模擬方法。由于目前使用的方法各不相同，可能導(dǎo)致不同的結(jié)果，因此目前無(wú)法推薦任何程序。5.3測(cè)試面的輻照不均勻度5.3.1概述輻照不均勻度取決于在指定測(cè)試區(qū)域上輻照度校準(zhǔn)的方法，輻照不均勻度可能是光伏器件最大功率測(cè)量不確定度的主要來源之一。應(yīng)在每個(gè)要求的輻照度水平下測(cè)量輻照不均勻度。用于測(cè)量光伏組件的大面積太陽(yáng)模擬器指定測(cè)試區(qū)域的輻照不均勻度取決于測(cè)試箱（暗室）或測(cè)試設(shè)備內(nèi)部的反射條件。如果這些條件發(fā)生變化，輻照不均勻度分級(jí)也會(huì)隨之發(fā)生改變。因此，就輻照不均勻度分級(jí)而言，測(cè)試室或測(cè)試設(shè)備應(yīng)被視為模擬器的一個(gè)組成部分，并應(yīng)在模擬器分級(jí)報(bào)告及技術(shù)圖紙中加以說明。例如：測(cè)試箱制造商的名稱及地址、測(cè)試箱的型號(hào)、輻照不均勻度測(cè)試的日期和地點(diǎn)等信息應(yīng)該包含在內(nèi)。為了確認(rèn)和維持太陽(yáng)模擬器在運(yùn)行中的分級(jí)，輻照不均勻度的核查宜作為定期維護(hù)及保養(yǎng)工作的一部分。5.3.2儀器概述推薦使用封裝的晶體硅電池或小組件作為測(cè)量輻照不均勻度的探測(cè)器，在測(cè)試面內(nèi)通過測(cè)量其短路電流來確定輻照不均勻度。輻照度探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)符合被測(cè)模擬器的特性。如果指定測(cè)試區(qū)域存在漫反射光，則應(yīng)注意輻照度探測(cè)器的角度響應(yīng)要與被測(cè)光伏器件相當(dāng)。應(yīng)報(bào)告輻照度探測(cè)器的技術(shù)。應(yīng)注意輻照度探測(cè)器不受微裂縫的影響，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致電氣不穩(wěn)IECTR60904-14中討論了不同光伏技術(shù)和電池幾何形狀的技術(shù)規(guī)格特殊性。如果預(yù)期的太陽(yáng)模擬器應(yīng)用涉及多結(jié)光伏器件，則應(yīng)分別測(cè)量每個(gè)結(jié)的輻照不均勻度。這種測(cè)量要求輻照度探測(cè)器的光譜響應(yīng)度與被測(cè)器件中每個(gè)結(jié)的光譜響應(yīng)度相匹配；可通過使用具有不同光譜響應(yīng)度的多個(gè)探測(cè)器、使用帶有光學(xué)濾光片的單個(gè)探測(cè)器來改變其光譜響應(yīng)度，或通過這兩種方法的組合來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)報(bào)告每個(gè)結(jié)的輻照不均勻度，并應(yīng)包括用于測(cè)量輻照度的探測(cè)器的光譜響應(yīng)度。光伏組件太陽(yáng)模擬器太陽(yáng)模擬器通常用于輸出功率測(cè)量或電氣穩(wěn)定。兩種類型的輻照度探測(cè)器可能被使用：a)封裝的晶體硅基準(zhǔn)電池（單電池探測(cè)器探測(cè)器的最大尺寸應(yīng)為20cm×20cm，最好是15.6cm×15.6cm的光伏電池。b)封裝在組件中的探測(cè)器單元組合（陣列探測(cè)器）。單個(gè)探測(cè)器的最大尺寸由6英寸光伏電池的尺寸決定。電池之間的間距應(yīng)小于1cm。輻照度的實(shí)際網(wǎng)格分布取決于探測(cè)器的大小及測(cè)試區(qū)域的尺寸。使用輻照度探測(cè)器測(cè)量的區(qū)域面積與指定測(cè)試區(qū)域面積的比例應(yīng)大于80％。對(duì)于任何陣列探測(cè)器而言，不同輻照度水平下電池的相對(duì)校準(zhǔn)可能會(huì)發(fā)生變化。因此，陣列探測(cè)器需要在不同輻照度水平下進(jìn)行校準(zhǔn)，或者在不確定度計(jì)算中考慮非線性影響。光伏電池太陽(yáng)模擬器探測(cè)器的尺寸不應(yīng)大于測(cè)試區(qū)域最小尺寸的1/5。單個(gè)電池探測(cè)器及封裝的組合陣列探測(cè)器均可用于光伏電池太陽(yáng)模擬器。GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020如果測(cè)試區(qū)域的尺寸之一小于10cm，建議使用光電二極管或帶掩膜版的光伏電池用于輻照不均勻度測(cè)量。如果需要更高的空間分辨率，則應(yīng)使用面積較小的光電二極管。對(duì)于光電二極管，需要特別注意其在太陽(yáng)模擬器典型輻照度下的線性度。探測(cè)器的尺寸應(yīng)與預(yù)期在模擬器上測(cè)量的最小樣品尺寸相同或比之更小。5.3.3試驗(yàn)步驟概述太陽(yáng)模擬器的輻照度在輻照不均勻度的檢測(cè)過程中可能會(huì)不穩(wěn)定。因此，應(yīng)使用第二個(gè)光伏器件來監(jiān)測(cè)輻照度，以確保不同測(cè)量位置之間的輻照度隨時(shí)間的波動(dòng)可被修正到相同的目標(biāo)值。該器件通常被放置在指定測(cè)試區(qū)域外的固定位置（固定電池）。它也可以被放置在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)，特別是如果它與可移動(dòng)的輻照不均勻度探測(cè)器的類型和尺寸相同的話。應(yīng)同時(shí)讀取固定電池及可移動(dòng)的輻照不均勻度探測(cè)器的讀數(shù)。每次測(cè)量移動(dòng)電池時(shí)，都應(yīng)進(jìn)行輻照度修正，將固定電池讀數(shù)修正到目標(biāo)輻照度水平。如果太陽(yáng)模擬器用于光伏器件的I-V測(cè)量，則應(yīng)在進(jìn)行I-V測(cè)量的脈沖期間獲取輻照不均勻性讀數(shù)。由此得出的輻照不均勻度分布應(yīng)參考每個(gè)測(cè)試位置記錄的平均值。如有必要，應(yīng)進(jìn)行輻照度修正。應(yīng)注意測(cè)量空間輻照不均勻度的測(cè)試安排不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。光伏組件太陽(yáng)模擬器a）在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)確定一個(gè)點(diǎn)作為參考點(diǎn)，并將其作為輻照度探測(cè)器的起始位置，使探測(cè)器的邊緣與參考點(diǎn)重合。如果測(cè)試區(qū)域有邊角，那么邊角就是一個(gè)很好的參考點(diǎn)。b）將輻照度探測(cè)器移動(dòng)經(jīng)過整個(gè)指定測(cè)試區(qū)域，并在過程中與固定電池進(jìn)行同步的輻照度測(cè)量。建議探測(cè)器尺寸作為兩個(gè)空間方向上的最小間隔尺寸。兩個(gè)空間方向上的最大間隔尺寸取決于探測(cè)器的尺寸及中規(guī)定的80％覆蓋率要求。對(duì)于陣列探測(cè)器，間隔尺寸應(yīng)與探測(cè)器電池的間距一致。c）將步驟a）中確定的參考點(diǎn)向兩個(gè)方向均移動(dòng)探測(cè)器電池尺寸的一半，然后重復(fù)步驟b）中所述的輻照不均勻度測(cè)量。只有在步驟b）中尚未覆蓋相關(guān)位置時(shí)，才有必要進(jìn)行這一步驟。d）使用公式（1）計(jì)算兩種輻照度測(cè)量模式的空間不均勻度。e）模模擬器的不均勻度等級(jí)由不均勻度值最高的輻照度模式確定：A＋級(jí)：空間輻照不均勻度≤1如表3所示。只有根據(jù)表2進(jìn)行光譜匹配度評(píng)估時(shí)，才能評(píng)定為此等級(jí)。A級(jí)：空間輻照不均勻度＞1％且≤2如表3所示。B級(jí)：空間輻照不均勻度＞2％且≤5如表3所示。C級(jí)：空間輻照不均勻度＞5％且≤10如表3所示。測(cè)量輻照度模式的表格應(yīng)與分級(jí)報(bào)告一起提供，以幫助用戶進(jìn)行測(cè)試，并明確界定不同分級(jí)覆蓋的區(qū)域，以便為不同尺寸的組件/電池找到最佳測(cè)試位置。f）如果在步驟b）和c）中測(cè)量輻照度模式在空間不均勻度方面的差異超過0.5％（A＋級(jí)）／1%（A級(jí)1.5B級(jí)2C級(jí)則應(yīng)根據(jù)模擬器的預(yù)期用途對(duì)均勻性進(jìn)行更詳細(xì)的評(píng)估。例如，使用更小的探測(cè)器（與待測(cè)器件的電池尺寸相匹配）進(jìn)行更高分辨率的測(cè)量，可為計(jì)算不均勻度對(duì)最終測(cè)量不確定度的影響提供更有用的數(shù)據(jù)，特別是在測(cè)量條狀薄膜技術(shù)電池時(shí)。在這種情況下，由此產(chǎn)生的額外不均勻度信息對(duì)系統(tǒng)操作者有利，且不會(huì)影響太陽(yáng)模擬器的分級(jí)。GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020對(duì)于空間不均勻度的驗(yàn)證（定期維護(hù)工作或現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試），允許減少測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量。IECTR60904-14中給出了不同類型光源（單燈、多燈、集成光學(xué)燈等）的細(xì)節(jié)及最佳實(shí)踐建議。當(dāng)不均勻度值與之前或出廠測(cè)量值的差值大于：0.5％（A＋級(jí)）／1％（A級(jí)）／1.5％（B級(jí)）／2％（C級(jí)），或者使用限制的測(cè)量點(diǎn)數(shù)，測(cè)量出的不均勻度值超出了原始分級(jí)，則應(yīng)測(cè)量所有網(wǎng)格點(diǎn)。光伏電池太陽(yáng)模擬器對(duì)于光伏電池太陽(yáng)模擬器，應(yīng)注意光源輸出光學(xué)器件（如果有）和輻照度探測(cè)器之間的多重反射不會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。a）確定指定測(cè)試區(qū)域的一個(gè)邊角作為參考點(diǎn)，并以此作為輻照度探測(cè)器的起始位置，使探測(cè)器的邊緣與參考點(diǎn)重合。b）在整個(gè)測(cè)試區(qū)域內(nèi)移動(dòng)輻照度探測(cè)器，并同步記錄輻照度探測(cè)器和固定電池的數(shù)據(jù)。移動(dòng)輻照度探測(cè)器的間距尺寸不超過測(cè)試區(qū)最小尺寸的1/5。c）利用公式（1）和步驟b）的測(cè)量值計(jì)算空間不均勻度。d）模擬器的輻照不均勻度分級(jí)如下：A＋級(jí)：空間輻照不均勻度≤1如表3所示。只有根據(jù)表2進(jìn)行光譜匹配度評(píng)估時(shí)，才能評(píng)定為此等級(jí)。A級(jí)：空間輻照不均勻度＞1％且≤2％，如表3所示。B級(jí)：空間輻照不均勻度＞2％且≤5％，如表3所示。C級(jí)：空間輻照不均勻度＞5％且≤10％，如表3所示。測(cè)量不確定度應(yīng)說明測(cè)量不確定度。5.4輻照不穩(wěn)定度5.4.1用于I-V性能測(cè)試的太陽(yáng)模擬器概述短期不穩(wěn)定度（STI）和長(zhǎng)期不穩(wěn)定度（LTI）都需要進(jìn)行評(píng)估和報(bào)告。對(duì)于STI的評(píng)估，I-V數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可認(rèn)為是模擬器的一部分，如果太陽(yáng)模擬器不包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，模擬器制造商應(yīng)指出與報(bào)告的STI等級(jí)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣時(shí)間。STI和LTI測(cè)量的采樣率應(yīng)足以精確測(cè)量這兩個(gè)參數(shù)。應(yīng)報(bào)告數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣率。用于評(píng)估模擬器特性的外部測(cè)量設(shè)備（光譜輻射計(jì)、I-V數(shù)據(jù)采集等）可能需要在模擬器運(yùn)行的關(guān)鍵階段與模擬器精確同步。通常的做法是，外部測(cè)量設(shè)備配備一個(gè)光學(xué)觸發(fā)器來啟動(dòng)測(cè)量程序短期不穩(wěn)定度（STI）的確定對(duì)于帶有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的脈沖太陽(yáng)模擬器，其STI的評(píng)估與下面測(cè)量概念有關(guān)：a)若有三個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)輸入通道同時(shí)存儲(chǔ)輻照度、電流和電壓數(shù)值，則STI等級(jí)為A級(jí)（如波長(zhǎng)范圍在400nm-1100nm進(jìn)行光譜分級(jí)）或A+級(jí)（如波長(zhǎng)范圍在300nm-1200nm進(jìn)行光譜分級(jí)）。注1：3個(gè)通道同時(shí)觸發(fā)的不確定度通常小于10ns。b)若每個(gè)數(shù)據(jù)組的輻照度、電流和電壓是連續(xù)采集的，由以下步驟確定不穩(wěn)定度（見圖2和圖31)確定測(cè)量?jī)蓚€(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)組（輻照度、電流和電壓）所需的時(shí)間，應(yīng)考慮到測(cè)量之間可能存在時(shí)間延遲。GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:20202)STI與數(shù)據(jù)采集期間連續(xù)數(shù)據(jù)集之間最大的輻照度變化有關(guān)（見圖2）。3)利用步驟2)的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(2)和表3來確定STI。c)對(duì)于在I-V測(cè)量期間沒有輻照度監(jiān)測(cè)的電池或組件的測(cè)量，無(wú)法確定STI。因此，應(yīng)使用與輻照度測(cè)定之間的時(shí)間段有關(guān)的LTI進(jìn)行分級(jí)。d)若用于測(cè)試I-V特性的脈沖太陽(yáng)模擬器不包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應(yīng)在分級(jí)報(bào)告中說明脈沖使用的部分，以及滿足STI的A+級(jí)、A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)分別對(duì)應(yīng)的用于測(cè)試的脈沖區(qū)間及均勻分布的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)量。圖1長(zhǎng)脈沖太陽(yáng)模擬器的STI評(píng)估圖2短脈沖太陽(yáng)模擬器的STI評(píng)估長(zhǎng)期不穩(wěn)定度（LTI）的確定LTI的評(píng)估與下面測(cè)量概念有關(guān)：a)對(duì)于使用脈沖或穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器進(jìn)行的三通道I-V測(cè)量（輻照度、電流、電壓LTI值與獲取I-V特性的時(shí)間有關(guān)。GB/T6495.9—202×/IEC60904-9:2020b)使用脈沖或穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器進(jìn)行雙通道I-V測(cè)量（電壓、電流）時(shí)，應(yīng)在I-V測(cè)量前后進(jìn)行輻照度測(cè)量。應(yīng)根據(jù)這兩個(gè)輻照度值計(jì)算出LTI值。LTI值可能取決于I-V數(shù)據(jù)采集時(shí)間及光源的穩(wěn)定性。輻照度的最大平均間隔應(yīng)與I-V數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔一致c)對(duì)于輻照曝露的情況，應(yīng)根據(jù)供應(yīng)商提供的規(guī)格（時(shí)間段、輻照度數(shù)據(jù)記錄間隔）來驗(yàn)證LTI。如果無(wú)法提供此類信息，LTI應(yīng)與至少100個(gè)輻照度值相關(guān)，每小時(shí)至少一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在輻照曝露期間以相等的時(shí)間間隔采集。根據(jù)公式（2）和表3，利用最小和最大輻照度確定LTI值。5.4.2用于輻照曝露的太陽(yáng)模擬器用于輻照曝露試驗(yàn)的穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器，LTI的值用于分級(jí)，測(cè)定程序如下：a)用適宜的輻照度傳感器和合適的平均時(shí)間來記錄輻照度的變化。如果使用多燈系統(tǒng)，需在指定的測(cè)試區(qū)域內(nèi)指定一些具有代表性的測(cè)試位置。b)利用步驟a)確定最大輻照度與最小輻照度。c)利用步驟b)的數(shù)據(jù)和公式(2)確定LTI。d)利用LTI的計(jì)算值，并對(duì)照表3確定其等級(jí)。5.4.3輻照不穩(wěn)定度分級(jí)概述太陽(yáng)模擬器的輻照不穩(wěn)定度分級(jí)如下：對(duì)于短期不穩(wěn)定度（STI）：—A+級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的STI不大于0.25%，如表3中規(guī)定。只有根據(jù)表2進(jìn)行光譜匹配評(píng)估后，才能劃分這一等級(jí)；—A級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的STI不大于0.5%，如表3中規(guī)定；—B級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的STI不大于2%，如表3中規(guī)定；—C級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的STI不大于10%，如表3中規(guī)定。對(duì)于長(zhǎng)期不穩(wěn)定度（LTI）：—A+級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的LTI不大于1%，如表3中規(guī)定。只有根據(jù)表2進(jìn)行光譜匹配評(píng)估后，才能劃分這一等級(jí)；—A級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的LTI不大于2%，如表3中規(guī)定；—B級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的LTI不大于5%，如表3中規(guī)定；—C級(jí)：輻照不穩(wěn)定度的LTI不大于10%，如表3中規(guī)定。用于I-V測(cè)量的太陽(yáng)模擬器如果用3通道測(cè)量每個(gè)I-V數(shù)據(jù)點(diǎn)（光伏器件電流、光伏器件電壓、輻照度），則只有STI才與分級(jí)相關(guān)，而LTI將提供信息，但必須進(jìn)行評(píng)估和報(bào)告。LTI值是測(cè)量I-V曲線所需的輻照度修正的直接指標(biāo)。使用不正確的I-V修正參數(shù)是引入測(cè)量不確定度的一個(gè)來源。輻照度修正越大，影響會(huì)越大。LTI結(jié)合I-V修正的限制可能在其他IEC標(biāo)準(zhǔn)中給出。IECTR60904-14對(duì)于不確定度進(jìn)行了進(jìn)一步的討論。如果對(duì)每個(gè)I-V數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行雙通道測(cè)量（光伏器件電流、光伏器件電壓），LTI與分級(jí)相關(guān)，而STI則具有參考價(jià)值。輻照曝露的太陽(yáng)模擬器對(duì)于光伏器件進(jìn)行曝光測(cè)量，LTI將與分級(jí)相關(guān)。GB/T6495