T-CPIA 0068-2024 適用于鈣鈦礦光伏器件的太陽(yáng)模擬器性能要求

CCSF12SolarsimulatorperformancerequiremenIT/CPIA0068—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4太陽(yáng)模擬器要求 24.1總輻照度 24.2光譜匹配度 24.3輻照度空間不均勻度 44.4輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度 54.5光譜分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 54.6性能檢查 55數(shù)據(jù)單 6T/CPIA0068—2024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(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出。本文件由中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件起草單位：中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、華能新能源股份有限公司、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、無(wú)錫市檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證研究院、陜西眾森電能科技有限公司、福建省計(jì)量科學(xué)研究院、德雷射科（廊坊）科技有限公司、江蘇益舜電工有限公司、天合光能股份有限公司、隆基綠能科技股份有限公司、杭州眾能光電科技有限公司、通威太陽(yáng)能（成都）有限公司、華中科技大學(xué)。本文件主要起草人：趙志國(guó)、周養(yǎng)盈、張赟、李其聰、孟海鳳、王森、惲?xí)F、朱冰潔、黎健生、劉皎、張鶴仙、張志魁、張慶、夏銳、陳鵬、黃艷梅、龍巍、劉宗豪。1T/CPIA0068—2024適用于鈣鈦礦光伏器件的太陽(yáng)模擬器性能要求本文件規(guī)定了適用于鈣鈦礦光伏電池及組件的太陽(yáng)模擬器的參數(shù)術(shù)語(yǔ)和定義、測(cè)試及計(jì)算方法、設(shè)備分級(jí)要求和數(shù)據(jù)單。本文件適用于穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器的設(shè)計(jì)與制造。包括單光源太陽(yáng)模擬器（例如濾光氙燈雙光源太陽(yáng)模擬器（例如濾光氙燈-鹵素?zé)簦?；多光源太?yáng)模擬器（例如基于LED的多通路光源）等。其用于為鈣鈦礦光伏電池及組件的電流-電壓（I-V）特性測(cè)量、長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試等提供室內(nèi)測(cè)試光源。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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。IEC60904-3光伏器件第3部分：基于標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度數(shù)據(jù)的地面光伏器件測(cè)量原理（Photovoltaicdevices—Part3:Measurementprinciplesforterrestrialphotovoltaic(PV)solardeviceswithreferencespectralirradiancedata）IEC60904-9光伏器件第9部分：太陽(yáng)模擬器特性分級(jí)（Photovoltaicdevices—Part9:Solarsimulatorperformancerequirements）3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1太陽(yáng)模擬器solarsimulator光譜分布類(lèi)似于自然太陽(yáng)光的光源設(shè)備，用于評(píng)估光伏器件的特性。注1：模擬器通常由三個(gè)主要組件組成：a)光源和相關(guān)電源；b)用于調(diào)節(jié)輸出光束使其滿(mǎn)足分類(lèi)要求所需的光學(xué)元注3：適用于鈣鈦礦光伏的太陽(yáng)模擬器一般為穩(wěn)態(tài)單光源或多光源設(shè)備，待測(cè)光伏器件一般放置于單光源模擬器的3.2指定測(cè)試區(qū)域designatedtestarea用于樣品測(cè)試及太陽(yáng)模擬器等級(jí)評(píng)價(jià)測(cè)試的平面區(qū)域。3.3光譜范圍spectralrange根據(jù)IEC60904-3定義的大氣質(zhì)量1.5G（AM1.5G）標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜分布，用于評(píng)估太陽(yáng)模擬器性能的波長(zhǎng)范圍。3.4光譜能量匹配度spectralmatch在光譜范圍及劃分的各波段內(nèi)，太陽(yáng)模擬器光譜輻照度與IEC60904-3中規(guī)定的AM1.5G參考光譜輻照度的匹配度。3.5光子輻照度photonirradiance；PI2T/CPIA0068—2024光照體在單位時(shí)間內(nèi)，接受所有方向入射到（光照）小球某一表面元的光子數(shù)（輻射量子數(shù)或光子通量）除以元的面積，單位為m-2·s-1·nm-1。3.6輻照度空間不均勻度spatialnon-uniformityofirradiance；NU太陽(yáng)模擬器的輻照度空間不均勻度，按公式（1）計(jì)算：式中：NU——太陽(yáng)模擬器在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)的輻照度空間不均勻度，單位為百分比（%）；Emax——在太陽(yáng)模擬器的指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)的最大輻照度，單位為瓦特每平方米（W/m2Emin——在太陽(yáng)模擬器的指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)的最小輻照度，單位為瓦特每平方米（W/m2）。3.7輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度temporalinstabilityofirradiance；TI太陽(yáng)模擬器的輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度，按公式（2）計(jì)算：式中：TI——太陽(yáng)模擬器的輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度，單位為百分比（%）；Emax——在太陽(yáng)模擬器的指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)任意位置，在相關(guān)時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量的最大輻照度，單位為瓦特每平方米（W/m2Emin——在太陽(yáng)模擬器的指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)任意位置，在相關(guān)時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量的最小輻照度，單位為瓦特每平方米（W/m2）。輻照度、電壓、電流）的時(shí)間；b)長(zhǎng)期不穩(wěn)定度，相關(guān)時(shí)間間隔指采集部分或整個(gè)I-V3.8太陽(yáng)模擬器分級(jí)solarsimulatorclassification太陽(yáng)模擬器從光譜匹配度、輻照度空間不均勻度、輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度這三個(gè)方面進(jìn)行分級(jí)，每個(gè)性能分為A+、A、B、C四個(gè)等級(jí)。太陽(yáng)模擬器分級(jí)用三個(gè)字母表示，順序依次為光譜匹配度、輻照度空間不均勻度、輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度。4太陽(yáng)模擬器要求4.1總輻照度太陽(yáng)模擬器應(yīng)能夠在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)達(dá)到測(cè)試指定的輻照度。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，應(yīng)達(dá)到1000±50W·m-2的標(biāo)準(zhǔn)輻照度。4.2光譜匹配度4.2.1通則太陽(yáng)模擬器光譜分布應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)AM1.5G光譜相匹配。根據(jù)IEC60904-9，在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)，利用合適的探測(cè)器對(duì)太陽(yáng)模擬器光譜輻照度進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算各個(gè)波長(zhǎng)范圍的光譜能量匹配度或光子輻照度匹配度，用于評(píng)估太陽(yáng)模擬器的光譜匹配度。4.2.2光譜能量匹配度4.2.2.1針對(duì)單結(jié)鈣鈦礦光伏器件，設(shè)置通用波長(zhǎng)范圍（300nm～900nm通用波長(zhǎng)范圍劃分為6個(gè)波段，各波段的波長(zhǎng)范圍、AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜下各波段輻照度占通用波長(zhǎng)總輻照度的比例及累計(jì)積分輻照度比例如表1所示。3T/CPIA0068—2024表1通用波長(zhǎng)范圍下AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜各波段對(duì)總輻照度貢獻(xiàn)%%1300～4532453～5273527～6034603～6835683～78264.2.2.2為了適應(yīng)不同帶隙的鈣鈦礦及疊層器件的測(cè)試，設(shè)置擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍（300nm～1200nm），擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍劃分為6個(gè)波段，各波段的波長(zhǎng)范圍、AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜下各波段輻照度占擴(kuò)展波長(zhǎng)總輻照度的比例及累計(jì)積分輻照度比例如表2所示。表2擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍下AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜各波段對(duì)總輻照度貢獻(xiàn)%%1300～4702470～5613561～6574657～77256919～1200光譜能量匹配度為每個(gè)波長(zhǎng)范圍實(shí)際測(cè)試的總光譜輻照度的百分比與表1或表2列出的AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度分布的百分比的比率。4.2.3光譜光子輻照度匹配度4.2.3.1對(duì)于表1中通用波長(zhǎng)范圍所劃分的6個(gè)波段，各波段的波長(zhǎng)范圍、AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜下各波段光子輻照度占通用波長(zhǎng)總光子輻照度的比例及累計(jì)積分光子輻照度比例如表3所示。表3通用波長(zhǎng)范圍下AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜各波段對(duì)總光子輻照度貢獻(xiàn)%%1300～4532453～5273527～6034603～6835683～78264.2.3.2對(duì)于表2中擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍所劃分的6個(gè)波段，各波段的波長(zhǎng)范圍、AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜下各波段光子輻照度占擴(kuò)展波長(zhǎng)總光子輻照度的比例及累計(jì)積分光子輻照度比例如表4所示。4T/CPIA0068—2024表4擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍下AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜各波段對(duì)總光子輻照度貢獻(xiàn)%%1300～4702470～5613561～6574657～77256919～1200光譜光子輻照度匹配度為每個(gè)波長(zhǎng)范圍實(shí)際測(cè)試的總光子輻照度的百分比與表3或表4列出的AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜總光子輻照度的百分比的比率。4.2.4測(cè)試方法將光譜輻射計(jì)置于指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)，測(cè)量太陽(yáng)模擬器在光譜范圍內(nèi)各個(gè)波長(zhǎng)范圍的光譜輻照度。光譜輻照度應(yīng)在指定測(cè)試區(qū)域的至少4個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，以消除光譜分布的潛在空間非均勻性效應(yīng)。參考IEC60904-9，對(duì)于矩形或圓形指定測(cè)試區(qū)域，宜選擇圖1所示的測(cè)試位置。圖1矩形和圓形指定測(cè)試區(qū)域的光譜輻照度測(cè)試位置在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)所有測(cè)試位置采集的光譜輻照度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)點(diǎn)波長(zhǎng)間隔應(yīng)不大于5nm，數(shù)據(jù)應(yīng)在光譜范圍內(nèi)積分，確定表1或表2中定義的6個(gè)波長(zhǎng)范圍的光譜輻照度對(duì)總積分輻照度的貢獻(xiàn)百分比。在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)所有測(cè)試位置采集的光譜光子輻照度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)點(diǎn)波長(zhǎng)間隔應(yīng)不大于5nm，數(shù)據(jù)應(yīng)在光譜范圍內(nèi)積分，確定表3或表4中定義的6個(gè)波長(zhǎng)范圍的光譜光子輻照度對(duì)總光子輻照度的貢獻(xiàn)百分比。注：宜采用光譜輻射計(jì)測(cè)量太陽(yáng)模擬器光譜輻照度分布，其光譜響應(yīng)4.3輻照度空間不均勻度在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)，利用合適的探測(cè)器對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照度進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算其輻照度空間不均勻度。宜采用封裝的晶體硅太陽(yáng)電池或陣列模塊作為輻照探測(cè)器，通過(guò)測(cè)量其短路電流評(píng)估指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)的輻照度空間不均勻度。對(duì)于指定測(cè)試區(qū)域面積較小的太陽(yáng)模擬器，宜采用含掩膜板的晶體硅太陽(yáng)電池或光敏二極管作為輻照探測(cè)器。對(duì)于單個(gè)電池和小型電池模組測(cè)試，輻照探測(cè)器最大有效測(cè)試面積應(yīng)不大于指定測(cè)試區(qū)域面積的1/25。對(duì)于組件測(cè)試，輻照探測(cè)器最大有效測(cè)試面積應(yīng)不大于指定測(cè)試區(qū)域面積的1/25或400cm2，二者中取較小值。5T/CPIA0068—2024光譜輻照度應(yīng)在指定測(cè)試區(qū)域的至少25個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于雙光源或多光源模擬器，宜引入更多的測(cè)試位置進(jìn)行測(cè)量。將太陽(yáng)模擬器的指定測(cè)試區(qū)域均勻劃分為不少于25個(gè)測(cè)試位置。將其中一個(gè)位置作為輻照探測(cè)器的起始位置，在整個(gè)指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)移動(dòng)輻照檢測(cè)器，兩個(gè)空間方向的最小步長(zhǎng)宜為探測(cè)器尺寸。用輻照探測(cè)器在每個(gè)測(cè)試位置測(cè)量輻照度，確定指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)的最大輻照度和最小輻照度，根據(jù)公式（1）計(jì)算輻照度空間不均勻度。注：測(cè)試過(guò)程中需考慮探測(cè)器微裂痕、模擬器和環(huán)境光反射、測(cè)試電時(shí)間較長(zhǎng)，可在任意位置引入第二探測(cè)器修正4.4輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度4.4.1通則在相關(guān)時(shí)間間隔內(nèi)，在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)任一位置，利用合適的探測(cè)器對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照度進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算其輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度。輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度分為輻照度短期不穩(wěn)定度和輻照度長(zhǎng)期不穩(wěn)定度。4.4.2輻照度短期不穩(wěn)定度對(duì)于I-V特性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能同時(shí)采集并儲(chǔ)存輻照度、電壓、電流數(shù)據(jù)集的太陽(yáng)模擬器，其輻照度短期不穩(wěn)定度直接定義為A+級(jí)。對(duì)于I-V特性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不能同時(shí)采集并儲(chǔ)存輻照度、電壓、電流數(shù)據(jù)集的太陽(yáng)模擬器，其輻照度短期不穩(wěn)定度取決于數(shù)據(jù)采集期間連續(xù)兩個(gè)數(shù)據(jù)集間的輻照度變化。4.4.3輻照度長(zhǎng)期不穩(wěn)定度對(duì)于輻照度、電流、電壓三通道I-V測(cè)試方法，太陽(yáng)模擬器輻照度長(zhǎng)期不穩(wěn)定度測(cè)試時(shí)間為I-V特性曲線測(cè)試時(shí)間。對(duì)于電流、電壓雙通道I-V測(cè)試方法，太陽(yáng)模擬器輻照度長(zhǎng)期不穩(wěn)定度取決于I-V測(cè)試過(guò)程中輻照度變化。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)輻照測(cè)試，使用合適的輻照探測(cè)器和合適的平均時(shí)間來(lái)記錄相關(guān)時(shí)間間隔中的輻照度變化。對(duì)于多燈系統(tǒng)，應(yīng)明確指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)的代表性位置。宜在光照期間以不小于5分鐘的時(shí)間間隔采集至少100個(gè)輻照度值，確定最大輻照度和最小輻照度，根據(jù)公式（2）計(jì)算輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度，用于評(píng)估太陽(yáng)模擬器輻照度長(zhǎng)期不穩(wěn)定度。4.5光譜分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)模擬器應(yīng)根據(jù)其光譜匹配度、輻照度空間不均勻度、輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度的測(cè)量結(jié)果，按照表5的規(guī)定確定光譜匹配度、輻照度空間不均勻度、輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度的級(jí)別，按照順序確定太陽(yáng)模擬器的級(jí)別。對(duì)于光譜匹配度，以光譜能量匹配度和光子輻照度匹配度的最低評(píng)級(jí)為最終分級(jí)。對(duì)于輻照度時(shí)間不穩(wěn)定度，以輻照度長(zhǎng)期不穩(wěn)定度為最終分級(jí)。表5太陽(yáng)模擬器光譜分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.875～1.1250.875～1.125A0.75～1.250.75～1.25B0.6～1.40.6～1.4C0.4～2.00.4～2.04.6性能檢查太陽(yáng)模擬器遇到下列情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查4.1到4.4所描述太陽(yáng)模擬器的特性：a)器件老化導(dǎo)致技術(shù)參數(shù)發(fā)生變化；6T/CPIA0068—2024b)太陽(yáng)模擬器光源和相關(guān)的電源損壞更換或性能變化；c)用來(lái)調(diào)整輸出光線的光學(xué)器件或?yàn)V光片損壞更換或性能變化；d)測(cè)試腔室內(nèi)反射條件發(fā)生較大改變。這些變化可能造成模擬器超過(guò)允許的范圍。探測(cè)器應(yīng)該有足夠的視角，以便能夠接受測(cè)試面內(nèi)任意一點(diǎn)所有的入射光。5數(shù)據(jù)單每臺(tái)適用于鈣鈦礦光伏器件性能測(cè)試的太陽(yáng)模擬器均應(yīng)附有一份數(shù)