IEC61646中文版格式修整完成.docx
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IEC61646中文版格式修整完成
IEC61646(薄膜太阳光电模块测试标准)
作者:
江志宏
IEC61646薄膜太阳能电池试验项目:
说明:
透过诊断量测、电性量测、照射测试、环境测试、机械测试五种类型测试及检查模式,确认薄膜型太阳能的设计确认及形式认可之要求,并且确认模块能够在规范所要求的一般气候环境下长期操作。
薄膜太阳能验证测试程序:
IEC61646-10.1目视检查(Visualinspectionprocedure)
目的:
检查模块内任何目视缺陷。
IEC61646-10.2标准测试条件下之性能(PerformanceatSTC)
目的:
用自然光或是A级仿真器,在标准测试条件下(电池温度:
25±2℃、照射度:
1000wm-2标准太阳光谱照射分布符合IEC891规定),测试模块随负荷变化之电性能。
IEC61646-10.3绝缘测试(Insulationtest)
目的:
欲测试模块中之载流零件与模块边框间是否有良好之绝缘
IEC61646-10.4温度系数量测(Measurementoftemperaturecoefficients)
目的:
由模块测试中测试其电流温度系数及电压温度系数,此测定之温度系数仅在测试中所使用之照射度下有效,对于线性模块,在此照射度±30%内是有效的。
IEC891规定了从具有代表性一批中之单体电池测量这些系数,本程序是对该标准之补充。
薄膜太阳能电池模块之温度系数依赖于召涉及模块所经历之热处理过程,当涉及温度系数时,热测试时之条件及照射结果等过程情况均应标明。
IEC61646-10.5标称操作电池温度[NOCT]之量测(Measurementofnominaloperatingcelltemperature)
目的:
测试模块之NOCTIEC
61646-10.6NOCT下之性能(PerformanceatNOCT)
目的:
当标称操作电池温度与照射度为800Wm-2时,在标准太阳光谱照射分布条件下,确定模块随负荷变化之电性能。
IEC61646-10.7低照射度下之性能(Performanceatlowirradiance)
目的:
在25℃与照射度为200Wm-2(用适当之基准电池测定)之自然光或A类仿真器,确定模块随负荷变化之电性能。
IEC61646-10.8户外曝晒测试(Outdoorexposure)
目的:
对于模块暴露于室外情况下之抵抗力做出不知评估,并显示由实验是测试所无法侦测出之任何劣化之影响。
IEC61646-10.9热班耐久测试(Hot-spottest)
目的:
确定模块承受热班加热效应之能力,例如封装材料老化、电池裂纹、内部连结失效,局部被遮光或污边均会引起这种缺陷。
IEC61646-10.10UV测试(UVtest)
目的:
确认模块承受紫外线(UV)之照射之能力,新紫外线测试在IEC1345中描述,如有必要在进行该测试前模块应进行光暴露。
IEC61646-10.11热循环测试(Thermalcycling)
目的:
确认模块抵抗由于温度之重复变化所产生之热不均匀性,疲劳及其他应力之能力。
在接收该测试之前,模块应进行退火。
[I-V测试前]是指退火后之测试,注意在进行最后I-V测试前,不要将模块暴露于光照下。
试验要求:
a.整个测试过程中,监测每一个模块内部电连续性之仪器
b.监测每一个模块之一个隐现端和边框或支撑架之间绝缘完整性
c.整个测试过程中纪录模块温度,并监测可能产生之任何开路或接地失效(测试过程中无间歇开路或接地失效)。
d..绝缘电阻需符合如初步量测之相同要求
IEC61646-10.12湿冷冻循环测试(Humidityfreeze)
目的:
测试模块抵抗在高温和高湿下,随后之零下温度之影响力,这并不是热冲击测试,在接收该测试前,模块应进行退火,并经受热循环试验,[[I-V测试前]指的是热循环后测试,注意在最后I-V测试前,不要将模块暴露于光兆下。
试验要求:
a.整个测试过程中,监测每一个模块内部电连续性之仪器
b.监测每一个模块之一个隐现端和边框或支撑架之间绝缘完整性
c.整个测试过程中纪录模块温度,并监测可能产生之任何开路或接地失效(测试过程中无间歇开路或接地失效)。
d.绝缘电阻需符合如初步量测之相同要求
IEC61646-10.13湿热测试(Dampheat)
目的:
欲测试模块抵抗湿气长期渗透之影响能力
试验要求:
绝缘电阻需符合如初步量测之相同要求
IEC61646-10.14引线端强度测试(Robustnessofterminations)
目的:
欲测定引线端与引线端至模块本体上之附着是否能承受正常安装及操作过程中所受之力。
IEC61646-10.15扭曲测试(TwistTest)
目的:
检测模块安装于非完美结构上可能造成的问题
IEC61646-10.16机械负荷测试(Mechanicalloadtest)
目的:
本测试之目的是测定模块抵抗风、雪、冰或静负荷之能力
IEC61646-10.17冰雹测试(Hailtest)
目的:
欲验证模块有抵抗冰雹之冲击能力
IEC61646-10.18光暴露测试(Lightsoaking)
目的:
通过仿真太阳照射之方法,稳定薄膜模块之电性能
IEC61646-10.19退火测试(Annealing)
目的:
在验证测试前,将薄膜模块退火,如不退火,在后续程序测试过程中之加热可能掩盖其他原因引起之衰减。
IEC61646-10.20湿漏电流测试(Wetleakagecurrent)
目的:
评估模块在湿操作条件下之绝缘性,并验证由雨、雾、露水或融化之雪水之湿气不会进入模块电路之带电部位,否则这可能会造成腐蚀、接地故障或安全上之危险
IEC61646:
2008实验部分
10.1外观检查
10.1.1目的
检查组件中的任何外观缺陷。
10.1.2程序
在不低于1000lux的照度下,对每一个组件进行仔细检查下列情况:
-断裂,弯曲,不规整或损伤的外表面;
-互联线或接头的缺陷;
-组件的有效工作区域的任何膜层中的空隙和可见腐蚀;
-粘合连接失效;
-在组件的边框和电池之间形成连续通道的气泡或剥层;
-塑料材料表面有粘污物;
-引出端失效,带电部件外露;
-可能影响组件性能的其他任何情况。
在任何裂纹、气泡或脱层等的状态和位置进行记录和/或拍照记录。
这些缺陷在后续的试验中可能会加剧并对组件的性能产生不良影响。
10.1.3要求
对定型来说,除第七章中规定的严重外观缺陷外,其他的外观情况都是允许的。
10.2最大功率测定
10.2.1目的
测定组件在各种环境试验前的最大功率,可重复性是本试验最重要的因素。
10.2.2装置
a)符合IEC60904-9的辐射源,自然太阳光或BBB等级及更好的太阳光模拟器。
b)符合IEC60904-2的标准光伏器件。
如果使用BBB等级的太阳光模拟器,标准光伏器件应该是与测试组件相同型号、相同电池工艺(光谱匹配)的标准组件。
c)一个支架,可以使测试样品与标准器件在与入射光线垂直的相同平面;
d)符合IEC60904-1:
2006第四节的I-V曲线测试装置。
10.2.3程序
在辐照度和温度的一个特定组合(所推荐电池温度为电池温度25℃~50℃,辐照度:
700W/m-2~1100W/m-2)的情况下,按照IEC60904-1对组件的I-V特性进行测定。
其中利用自然光或符合IEC60904-9的ClassBBA或更好的太阳光模拟器。
如果组件被设计用在其他环境下,测试时可选在相近的温度和辐照度下进行。
线性组件,温度和辐照度可以通过IEC60891修正;非线性组件,应在与规定辐照度误差≤±5%、与规定温度偏差≤±2℃测试。
尽可能地确保最大功率的测试环境和工作时的环境条件相同,即在大约相同的温度和辐照度下,尽量减小修正幅度。
注:
每一片样品组件测试时,控制组件都可以被用与核对。
10.3绝缘试验
10.3.1目的
测定组件中的载流部分与组件边框或外部空间之间的绝缘是否良好。
10.3.2装置
a)一个直流电源,可限流,并可以按照10.3.4中的步骤c)提供500V或1000V加上2倍的组件最大系统电压(组件上有标志,详见第4节)。
b)一个测量绝缘电阻的设备。
10.3.3测试条件
测试过程中,组件应该在周围环境温度(见IEC60068-1),相对湿度不超过75%。
10.3.4程序
a)将组件输出端短路后连接到有限流装置的直流绝缘测试仪的正极。
b)将组件暴露的金属部分连接到测试仪的负极。
如果组件没有框架或者框架是不良导体,可在组件边缘和组件背面上包裹一层导电箔片,再将其连接到绝缘测试仪的负极。
c)以不大于500V•s-1的速率增加绝缘测试仪的电压,直至等于1000V加上两倍的最大系统电压(即由生产商标识在组件上的最大系统电压,见第4节)。
如果最大系统电压不超过50V,在这里所使用的电压应为500V。
维持这个电压1min。
d)降低所使用的电压至零,短路测试设备的输出端,以对组件中积聚的电压进行释放。
e)拆除测试仪正负极的短路。
f)以不大于500V•s-1的速率增加绝缘测试仪的电压,直至等于500V或最大系统电压,取两者中的较大值。
维持这个电压2min,然后测量组件的绝缘电阻。
g)降低所使用的电压至零,短路测试设备的输出端,以对组件中积聚的电压进行释放。
h)拆除测试仪正负极的短路,将测试设备与组件断开。
10.3.5要求
-在c)步骤中,无绝缘击穿或表面破裂现象;
-总面积小于0.1m2的组件,绝缘电阻应该不小于400MΩ;
-总面积大于0.1m2的组件,绝缘电阻和面积的乘积应该不小于40MΩ·m2。
10.4温度系数的测量
10.4.1目的
从组件试验中测定电流温度系数α、电压温度系数β和最大功率温度系数δ。
如此测定的温度系数,仅在测试中使用的辐照度下有效;对于线性组件来说,在此辐照度的±30%内也是有效的。
本方法是对IEC60891规定的从具有代表性的一批中的单体电池测量这些系数的补充。
薄膜电池组件的温度系数依赖于辐照度和组件所经历过的热处理过程。
当设计温度系数时,热试验的条件及辐照结果等过程情况均应标明。
10.4.2装置
下列装置用于控制和测试试验条件:
a)辐射源(自然太阳光或符合IEC60904-9BBB等级或更好的太阳光模拟器),将被用于下面的试验。
b)一个已根据IEC60904-2用绝对辐射计校准的,已知短路电流-辐照特性的标准太阳能电池。
c)在所关心的温度区域内,改变测试样品温度的任何必要的设备。
d)一个适于安装的、用于支撑测试样品和参考设备在同一平面,该平面垂直于辐射光束;
e)符合IEC60904-1、用于测量I-V曲线的装置。
10.4.3程序
目前存在两种可接受的测量温度系数的方法:
10.4.3.1自然阳光测试法
a)在自然阳光下进行测试应该保证:
-总照度至少和所关心范围的上限一样高;
-短期振荡(云、雾或烟)所造成的辐照度变化小于有参考设备所测得的总辐照度的±2%;
-风速小于2m•s-1。
b)将参考设备和测试组件安装于同一平面上,均垂直于直接太阳光光束,偏差在±5°。
连接必要的设备。
注:
上面描述的测量方法应该该可能地在一天的几个小时内完成,以尽量减少环境中的光谱变化的影响。
否则,可能需要进行光谱修正。
c)如果测试组件和参考组件都配有温度控制,则将控制设定在所需要的水平。
d)如果没有进行温度控制,为样品和参考设备遮挡住阳光和风,直至温度和环境空气温度的不均匀性在±1℃。
或者允许测试样品平衡达到稳定温度,或者冷却测试样品到最低测试要求的温度点之下,然后将让组件温度自然升高。
参考设备应该稳定在其试验前平衡温度的±1℃范围内。
e)记录样品的电流-电压特征和温度,同时记录参考设备的短路电流和温度。
如果有必要,当移开阴影后立即对其进行测量。
f)辐照度G0应该按照IEC60891,利用参考组件的短路电流Isc及其在STC下的校准值进行计算。
在此需要利用标准器件的特定温度系数αTC对标准器件的温度Tm作修正。
αTC是在25℃和1000W·m-2的相对温度系数。
g)根据需要调整控制器或者交替对遮阴和曝露是为了达到和保持所需温度。
在升温过程中,测试组件可允许进行交替地进行d)步的数据记录程序的定期执行和自然升温。
h)在每组设置数据进行记录器件,确保测试组件和标准器件的温度稳定在
范围内保持不变。
标准器件所得的辐照度在
范围内保持不变。
所有数据要在1000W·m-2测得或根据IEC60891转换到该辐照度下。
转化只能在IEC60904-10中规定的组件仍为线性的辐照范围内进行。
i)重复d)步骤。
组件温度的有效范围至少30℃,至少跨越四个大致相同增量。
在每个测试条件下至少进行三次测量。
10.4.3.2太阳光模拟器方法
a)在室温中,按IEC60904-1在所需的辐照度下判断组件的短路电流Isc。
b)将组件安装在用于控温的箱室内,连接到相关仪器设备上。
c)设置辐照度使测试组件产生步骤a)中所测定的短路电流Isc。
d)加热或冷却组件,使其温度在所需要的温度。
一旦组件接近所需要的温度,立即测量短路电流Isc,开路电压Voc和最大功率。
在所允许的温度范围(至少30℃),以5℃为一个间隔改变组件温度,重复对短路电流Isc,开路电压Voc和最大功率的测试。
注:
在每个温度完成I-V特征曲线的测定,以确定电压、电流和最大功率随温度的变化。
注:
确保每个组件都每个测试前都经过了正确的预处理。
10.4.3.3计算温度系数
作为温度的函数,标出短路电流Isc,开路电压Voc和最大功率Pmax的值,通过所有点作出一条最小二乘拟合曲线。
从最小二乘的斜率,拟合出短路电流Isc,开路电压Voc和最大功率Pmax的直线,计算出组件的短路电流Isc的温度系数α,开路电压Voc的温度系数β和最大功率Pmax的温度系数δ。
注1:
通过IEC60904-10,判定测试组件是否可以被看作线性器件。
注2:
通过此方法测定温度系数仅在测定条件的辐照度水平和光谱下有效。
相对温度系数以百分比来表示,可通过计算出的
除以25℃相对应的值进行计算。
注3:
因为组件的填充因子是温度的函数,使用α,β作为最大功率的温度系数是不够的。
10.5电池标称工作温度NOCT的测量
10.5.1目的
测定组件的标称工作温度。
10.5.2介绍
NOCT被定义为一种平衡,即安装在开放架子的组件在下面的标准参考环境(SRE)下,其太阳电池连接处的平衡温度(solarcelljunctiontemperature)。
-倾斜角度和水平面呈45℃倾斜
-总辐射照度800W·m-2
-环境温度20℃
-电子负载零(开路)
NOCT可以给系统设计者提供组件在现场工作的参考温度,因此在比较不同组件设计时,该参数是一个很有价值的参数。
然而,组件在任何特定时间的真是工作温度都取决于安装方式、辐照度、风速、环境温度、天空温度、地面和周围物体的反射辐射和发射辐射。
为精确地预测组件的性能,这些因素的影响应该被考虑进来。
如果组件不能被用于设计开放式安装,这个方法可用于通过按照生产商推荐的方法安装组件,在SRE条件下太阳电池连接的平衡温度。
15.3基本原理
该方法通过在包括SRE的环境条件范围内,收集电池试验的实际温度数据。
数据通过能够精确地、重复地表明标称工作温度的方式进行表达。
太阳电池结温(Tj)基本上是环境温度Tamb,平均风速V和入射到组件有效面积上的太阳总辐照度G的函数。
温度差(Tj-Tamb)在很大程度上依赖于环境温度,在400W·m-2的辐照度以上基本呈正比线性变化。
在风速适宜时,试验要求作(Tj-Tamb)相对于G的曲线,区辐照度为标准参考环境辐照度800W·m-2值时的(Tj-Tamb)值加上20℃,即可得到初步的标称工作温度值。
最后把依赖于测试期间的平均温度和风速的一个校正因子加到出示表陈工作温度中,再将其修正到20℃和1m·s-1时的值。
10.5.4装置
本试验需要下列装置:
a)敞开始支架,可以以特定方式支撑被测组件和辐射强度及。
该支架应该设计为对组件的热传导最小,并且尽可能小地干扰组件前后表面的热辐射。
注:
如组件不是设计为开放式支架安装,应按照制造厂推荐的方式进行安装。
b)辐射强度计,安装在距离试验方阵0.3m内组件的平面上。
c)能够测量0.25m·s-1风速和风向的设备。
风速精度为
或0.2m·s-1的较大者,风向精度为
。
该设备安装在组件上方约0.75m,靠东或西1.2m。
d)环境温度传感器,应与组件相近的时间常数。
安装在遮光通风良好且靠近风速传感器之处。
e)电池温度传感器或其他经过IEC标准认可的测量电池温度的其他设备,焊接或通过导电性良好的胶粘在测试组件电池背面靠近中部的地方。
f)数据采集系统,测量精度为
。
以不大于5s的间隔对下面的参数进行记录:
-辐照度;
-环境温度;
-电池温度;
-风速;
-风向。
10.5.5测试组件的安装
倾斜:
组件被放置与水平面夹角为45°
的方向,其正面朝向赤道。
高度:
试验组件的底边应该在当地水平面或地平面的0.6m以上。
排列:
为了模拟组件安装在一个方阵中的热边界,测试组件应该安装在一个平面阵列内,该平面阵列在试验组件平面的各个方向上延伸至少0.6m。
对于随意固定开放式安装的组件,可以使用黑铝板或其他同样设计的组件进行对平面这列的剩余面积进行填充。
周围区域:
在当地太阳中午前后4h内,测试组件周围不允许有其他遮挡物对其进行遮挡。
周围地面应该没有特殊的高反射率,应该平坦、水平或测试架远离斜坡。
周围有草、其他植物、黑色沥青和赃物等是可以接受的。
10.5.6程序
a)按照10.5.4中所描述,将各装置安装在测试组件上。
确保测试组件开路。
b)在合适、无云,晴朗少风的天气,定时记录电池温度、环境温度、日辐照度、风速和风向等数据。
c)从所有数据中提出含有下列条件的数据:
-辐照度低于400W·m-2;
-在数据收集过程中,辐照度变化量超过10%之后的10min内;
-风速不在1.0m·s-1
0.75m·s-1;
-环境温度不在
或者变化超过5℃;
-在风速超过4m·s-1后的10min之内;
-风向在东或西
范围内。
d)至少选10个有效数据点,覆盖300W·m-2以上的辐照度范围,确保数据均从正午之前到之后,作
随辐照度变化的曲线,通过这些数据点画一条直线。
e)测定800W·m-2时的
值,加上20℃即标称工作温度(NOCT)初步值。
f)
计算平均环境温度Tamb,平均风速V,并结合选择的数据点从图2中定出适当的修正因子。
g)修正因子与初步标称工作温度之和即组件NOCT,是修正到20℃,1m·s-1的值。
h)在另一天重复上述程序,如果它们的误差范围在0.5℃之内,对两次的NOCT取平均值。
如果误差大于0.5℃,在第三天再测量一次,取三个标称工作温度的平均值。
10.6STC和NOCT下的性能
10.6.1目的
在STC(1000W·m-2,电池温度25℃,符合IEC60904-3的标准太阳光谱辐照度分布条件)和NOCT,符合IEC6904-3标准太阳光谱辐照度分布的800W·m-2条件下组件随负载的变化的电性能。
10.6.2装置
a)符合IEC60904-9的辐射源,自然太阳光或BBB等级及更好的太阳光模拟器。
b)符合IEC60904-2的标准光伏器件。
如果使用BBB等级的太阳光模拟器,标准光伏器件应该是与测试组件相同型号、相同电池工艺(光谱匹配)的标准组件。
c)一个支架,可以使测试样品与标准器件在与入射光线垂直的相同平面;
d)符合IEC60904-1:
2006第四节的I-V曲线测试装置。
e)能改变测试样品温度到10.5中测定的NOCT温度的设备。
10.6.3程序
10.6.3.1标准测试条件(STC)
根据IEC60904-1的规定,组件保持在25℃和1000W·m-2自然太阳光或符合IEC60904-1的BBB等级或更好的太阳光模拟器的条件下,测定其I-V特性曲线。
10.6.3.2标称电池温度(NOCT)
根据IEC60904-1的规定,均匀加热组件至NOCT,利用800W·m-2(利用合适的标准器件测量)自然太阳光或符合IEC60904-9的B等级及更好的模拟器的条件下测定组件I-V特性。
如果标准器件和测试组件的光谱不匹配,利用IEC60904-7计算器光谱失配进行修正。
10.7低辐照度下的性能
10.7.1目的
根据IEC60904-1的规定,在25℃和200W·m-2的自然太阳光或符合IEC60904-9的BBB等级及更好的太阳光模拟器条件下,测定组件随负载变化的电性能。
10.7.2装置
a)辐射源(自然太阳光或符合IEC60904-9BBB等级及更好的太阳光模拟器)。
b)符合IEC60904-10,在不影响相对光谱辐照度和空间分布的条件下,辐照度可以调节到200W·m-2的设备。
c)符合IEC60904-2的标准光伏设备。
d)一个支架,可以使测试样品与标准器件在与入射光线垂直的相同平面;。
e)可以根据IEC60904-1可以测量I-V曲线的设备。
10.7.3程序
根据IEC60904-1的规定,组件温度为25℃
2℃,辐照度为200W·m-2(用合适的标准器件测量)太阳光或符合IEC60904-9的BBB等级及更好太阳光模拟器的条件下。
辐照度应该利用不影响光谱辐照度和空间分布的中型滤波片或其他技术降低至特定水平(见IEC60904-10,用于降低辐照度而不影响光谱分布指导)。
10.8室外曝露试验
10.8.1目的
初步评价组件承受室外条件曝露的能力,以揭示在试验室试验中可能测不出的综合衰减效应。
注:
由于试验的短时性和试验条件随环境而变化,在以通过本试验为基础对组件的寿命作出绝对判断时应特别注意,这个试验仅只能作为揭示可能存在的问题的导则或指示。
10.8.2装置
a)能够测量太阳光辐照度,不确定度小于
W·m-2。
b)能够按照制造商推荐的方式,和辐照度测试仪器同平面安装的支架。
10.8.3程序
a)在组件上连接负载电阻,按照制造商推荐的方式,和辐照测试仪器同平面安装在室外。
在组件进行测试前,安装制造商提供的所有热斑保护装置。
b)在IEC60721-2-1中规定的露天环境条件下,通过检测器的监控与计算使组件接受60kWh·m-2的辐射。
10.8.4最后试验
重复10.1,10.2和10.3的试验。
10.8.5要求
-无第七章规定的严重外观缺陷;
-标准测试环境下的最大输出功率应大于制造商规定的最小额定值;
-绝缘电阻应满足初始试验的同样要求。
10.9热斑耐久试验
10.9.1目的
确定组件承受热斑加热效应的能力,如这种效应可能导致焊料融化和封装退化。
电池局部被遮光或弄脏也会引起这种缺陷。
10.9.2热斑的影响
当组件中的一个电池或一组电
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