高效光伏組件能力驗證測試技術

　　摘要：隨著“光伏組件領跑者”項目的實施，PERC、N型、雙面等高效光伏組件市場份額逐步提升，由于其材料和工藝的改進，其光譜響應范圍寬、高電容特性等特性對光電性能測試提出了較常規組件更為苛刻的要求。

　　關鍵詞：高效光伏組件;能力驗證;測試技術

　　1前言

　　關于高效光伏組件的能力驗證測試工作，目前不管是國內還是國際上都較為匱乏，而相關國際組織研究得出的“標準光伏電池校準值”仍處于標準對比過程中。近兩年“領跑者”高效光伏組件技術進步快速，規�；瘧�用效果顯著，為保障第三方實驗室、企業自有檢測資源在高效光伏組件光電性能參數測試中的一致性和準確性，減小光伏項目投資風險，促進光伏產業健康發展，中國計量科學研究院和中國質量認證中心共同組織實施了“高效光伏組件光電參數測量”能力驗證項目。

　　電子論文投稿刊物：《電子質量》(月刊)創刊于1980年，是由中國電子質量管理協會與工業和信息化部電子第五研究所(中國賽寶實驗室)共同主辦，廣州市巨流信息科技傳媒有限公司承辦的國家一級科技期刊，是中國電子行業唯一的質量權威刊物。

　　2能力驗證組織

　　組織高校光伏組件能力驗證的實驗室超過五十家，其中包含我國主要的第三方檢測機構以及光伏實驗室以及設備生產設備，其具體工作標準符合我國的合IEC60904-1《光伏器件第一部分：光伏電流-電壓特性的測量》要求[1]。

　　3技術統計分析

　　光伏組件的各項參數變動以及測試流程容易對最終測試結果產生影響，

　　3.1光譜適配修正

　　在進行具體測試時，如果選取與高效光伏組件類型有異的標準測試器容易對測試結果產生偏差，所以要對測試光伏與標準測試器之間的光譜差異進行光譜適配修正，如果不進行光譜修正有概率造成輻照度定標偏差，嚴重情況會導致電流出現短路并最終影響其功率測試數值結果[2]。

　　3.2閃光脈寬

　　對高效光伏組件的測試方法多采取段脈沖進行直接測試，而過低的脈沖寬度會造成標準器和高效光伏組件之間產生的電容差異造成填充因子和功率測試量之間出現測試結果的差異[3]。

　　4方案規劃與設計

　　4.1樣品選擇

　　高效光伏組件的類型一般分為晶硅組件和薄膜組件兩種，而聚光組件應用程度低因此沒有參與測試。在晶硅組件中，多晶硅組件在一些方面上相較于單晶硅組件存在一些弊端，且由于薄膜組件效果劣于單晶硅組件，因此，實驗采用組件類型為單晶硅組件[4]。

　　4.2項目管理

　　由于晶體硅組件其關鍵性能中，適宜作為能力驗證并且可操作性較強的項目與參數不多，參照目前國際主要實驗室間對該產品開展實驗室間比對的主要項目內容，方案選擇STC條件下電流-電壓特性測量作為此次能力驗證的檢測項目，并以該項目中的最大功率值作為結果比對分析數據。

　　4.3實驗室

　　雖然檢測組件類型為單晶硅組件，但是具體組件存在差距，需要采用對應的檢測方法，因此實驗室的環境需要對不同環境進行模擬[5]。

　　5關鍵技術分析

　　5.1樣品的制備與穩定性處理

　　對高效光伏組件的能力進行檢測時要保證檢測結果的絕對客觀，與組件本身質量無必然關系，因此在對組件進行均勻性及穩定性的測試，同時也是因為對組件能力檢驗時需要較長的檢驗時間。在制作待檢驗能力的光伏組件時要選取多個工藝制作較為優良的組件，在進行戶外檢測工作后，選取其中效率衰減效果低的組件，并準備數量相同的備份組件[6]。

　　5.2樣本包裝與傳遞

　　在對高效光伏組件進行運輸過程中要進行安全的細致的包裝，減少運輸對其造成的影響，避免對檢測效果造成影響，使用堅實的裝載材料。在組件到達測試地點后，進行測試的人員要對開箱過程中的光伏組件進行記錄，保證進行測試的組件，在測試前完好無損。在進行測試后要根據規定進行包裝，且對比開箱時的狀態，如果出現異常情況及時上報。

　　5.3結果統計和評價方法

　　對能力驗證的數據結果進行分析的統計方法應與數據類型及其統計分布特性相適應。其中包含的數值包含樣品的指定值、計算能力統計量以及對其評價的能力，在特殊情況下還要提前明確被測驗的組件的均勻性和穩定性標準。高效光伏組件由于具有固有的衰減特性，所以在進行檢測時，所需的具體組件測試方法、其實驗室內的檢測設備儀器以及實驗室的相關環境、實驗結果參照的數字標準保證實驗結果的準確性和客觀性。

　　同時執行檢測操作時要適當增加對高效光伏組件的試驗次數以及實驗樣本的數量，在置信水平下通過檢測統計出參與檢測的最小差異，估算指定值所使用的程序及識別離群值所使用的程序等對統計判斷結果所造成的影響。這要求在進行實驗室實驗時除了要得出檢測結果和基礎數據，還要求在實驗過程中進行每個階段和流程詳細的記錄各種不同信息的變化以及在實驗前統計出的各個組件在測試數據的不確定度、參考點吃的不確定度或組件的參數的不確定度，模擬器校準方式與量值溯源體系，實驗室測試過程的原始數據，實驗室測試現場的環境條件記錄，測試期間樣品的溫度記錄等資料[7]。

　　6小結

　　通過對高效光伏組件能力的檢測，獲取了更多關于高效光伏領域的理論知識，在進行后續研究時是重要的參考資料。在未來的此類測試中要更加重視高效光伏組件的自身特性，對各種光條件測試的設備以及測試方式進行相關調試，尤其重視對光譜適配修正，是最終測試結果的精確性有效提升。參加檢測單位的報告的最大功率在測試時呈現出的不確定度通常會比較高，在光伏功能測試時需要精確的信息，在進行具體實驗時要進行對其不確定度的精確評估，對其中的不確定度分量進行控制優化。

　　實驗需要的標準器要進行具體檢查，并同標準器生產商進行標準器參數追溯，將其中的不確定度信息帶入到測試當中，保證數據精確性。此次能力驗證過程中，大部分參加者有意識采用與被測樣品同類型的標準光伏組件或電池作為標準器，但仍有部分參加者未考慮標準器與被測光伏組件樣品特性的差異。

　　針對高效光伏組件主要特性的光譜響應和電容特性上，大多數參加者均未有考慮并采取相關修正措施，這在高效光伏組件測試過程中存在極大風險，建議結合太陽模擬器光譜分布和脈寬特性，分析標準器與被測樣品特性差異對測量結果的影響并加以控制和修正。實驗用的陽光模擬器的相關特性進行具體測試，例如其中的光譜匹配度、輻照不均勻度、輻照不穩定度、電學測量準確性、溫度測量準確性等，并分析太陽模擬器特性對測量結果的影響。

　　結語

　　至最近十年間，我國的高效光伏組件缺乏較為官方的針對光伏組件的能力檢測實驗，只在部分第三方檢測機構的實驗室內能進行對比試驗，國家相關部門依舊在主義高效光伏組建的發展效果，我國關于節能減排技術的推進，其中涉及到了高效光伏組件的產品工作能力的的研究，我國的相關科研機構也在不斷加快關于光伏組件能力的試驗標準研究設置，國家對于該工作的重視程度也在不斷加深，相信不久，我國的相關標準就能最終落實，使相關產業獲得適合我國條件的標準。

　　參考文獻

　　[1]林榮超,曾飛,劉書強,林志鴻,梁廣文,胡振球.高效光伏組件測試中的光譜失配差異分析[J].電子質量,2020(03):56-59.

　　[2]李海鵬,張俊超,張雪,蘇博杰.高效光伏組件能力驗證測試技術分析[J].標準科學,2019(08):108-114.

　　[3]李鵬,葛洪川,陳一言,董霖霖,郝娜.迎接光伏發電平價上網新時代——記SNEC第13屆國際太陽能光伏與智慧能源(上海)展覽會暨論壇[J].太陽能,2019(06):24-27.

　　[4]張偉.復雜光照下光伏發電系統最大功率點跟蹤算法的研究[D].河北大學,2019.

　　[5]李英姿.高效光伏組件對電氣系統設計的影響[J].建筑電氣,2019,38(03):6-13.

　　[6]秦文軍,王璐.聚焦BIPV展望光伏建筑未來——2019首屆國際光伏建筑設計競賽綜述[J].建筑學報,2019(07):120-122.

　　[7]鄒佩.基于光伏發電模式的電池儲能管理系統研究與設計[D].電子科技大學,2019.

　　作者：陳玉嬌

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