IEC 61215 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型.docx
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IEC61215地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型
IEC61215地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型
作者：
广郡电子来源：
未知人气：
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IEC61215光伏组件国标日期：
2013-11-711:
37:
36
导读：
目次前言.I1.1.1.11范围和目的.11.1.1.22规范性引用文件.11.1.1.33抽样.11.1.1.44标志.11.1.1.55试验.11.1.1.66合格判据.11.1.1.77严重外观缺陷.11.1.1.88报告.1…
目次
前言
1.1.1.1 1范围和目的
1.1.1.2 2规范性引用文件
1.1.1.3 3抽样
1.1.1.4 4标志
1.1.1.5 5试验
1.1.1.6 6合格判据
1.1.1.7 7严重外观缺陷
1.1.1.8 8报告
1.1.1.9 9重新鉴定
1.1.1.10 10试验程序
10.1外观检查
10.2最大功率确定
10.3绝缘试验
10.4温度系数的测量
10.5电池标称工作温度的测量
10.6标准测试条件和标称工作温度下的性能
10.7低辐照度下的性能
10.8室外曝露试验
10.9热斑耐久试验
10.10紫外预处理试验
10.11热循环试验
10.12湿-冻试验
10.13湿-热试验
10.14引出端强度试验
10.15湿漏电流试验
10.16机械载荷试验
10.17冰雹试验
10.18旁路二极管热性能试验
1.1.1.11 附录AIEC61215第二版对第一版修改
图1鉴定试验程序
图2标称工作温度校正因子
图3参考平板
图4用参考平板法测量标称工作温度
图5风速校正因子
图6A类电池的热斑效应
图7反向特性
图8B类电池的热斑效应
图9串联-并联连接方式
图10串联-并联-串联连接方式
图11热循环试验
图12湿-冻循环
图13冰雹试验设备
图14撞击位置示意图
表1试验条件一览表
表2冰球质量与试验速度
表3撞击位置
前言
本标准等同采用IEC61215ed2：
2005《地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型》。
《地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型》是光伏发电系统中的一项基础标准，我国已在1999年正式出版了等同采用IEC61215第一版。
目前国际自去年开始普遍使用第二版的标准，为适应我国迅速增长光伏组件生产能力及出口贸易的需要，尽快等同采用IEC61215第二版标准，转化为我国标准是十分有益和必要的。
本标准中的术语与有关标准协调一致。
本标准由中华人民共和国信息产业部提出。
本标准由全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：
云南师范大学太阳能研究所，昆明光伏科技有限公司，云南卓业能源科技有限公司，云南天达光伏科技股份有限公司。
本标准主要起草人：
李杰慧、刘祖明
地面用晶体硅光伏组件—设计鉴定和定型
1 范围和目的
本标准规定了地面用光伏组件设计鉴定和定型的要求，该组件是在GB/T4797.1中所定义的一般室外气候条件下长期使用。
本标准仅适用于晶体硅光伏组件，适用于薄膜光伏组件为已经出版的GB/T18911。
本标准不适用于带聚光器的组件。
本试验程序的目的是在尽可能合理的经费和时间内确定组件的电性能和热性能，表明组件能够在规定的气候条件下长期使用。
通过此试验的组件的实际使用寿命期望值将取决于组件的设计以及它们使用的环境和条件。
2 规范性引用文件
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成了本标准的条文。
标注日期的标准，仅引用的版本有效。
未标注日期的标准，可使用最新版本标准（包括任何修订）。
GB/T2421-1999电工电子产品基本环境试验规程总则（idtIEC60068-1:
1988）
GB/T2423.29-1999电工电子产品基本环境试验规程试验U：
引出端及整体安装件强度（idtIEC60068-2-21）
IEC60068-2-78:
2001电工电子产品基本环境试验规程试验Cab：
恒定、湿热试验方法
GB/T2829-1987GB/T4797.1-1984电工电子产品自然环境条件温度与湿度
GB/T6495.4-1996晶体硅光伏器件I-V实测特性的温度和辐照度修正方法（idtIEC60891:
1987）
第1号修正（1992）
GB/T6495.1-1996光伏器件第1部分：
光伏电流—电压特性的测量
GB/T6495.2-1996光伏器件第2部分标准太阳电池的要求（idtIEC60904-2:
1989）
GB/T6495.3-1996光伏器件第3部分：
地面用太阳光伏器件的测试原理及标准光谱辐照度数据
（idtIEC60904-3:
1989）
SJ/T11209-1999光伏器件第6部分标准太阳电池组件的技术要求（idtIEC60904-6:
1994）
IEC60904-7:
1998光伏器件第7部分：
光伏器件测试中引入的光谱失配计算
IEC60904-9:
1995光伏器件第9部分：
太阳模拟器性能要求
IEC61853:
地面光伏组件的性能试验和能量分级
注：
正在考虑中的标准
ISO/IEC17025:
1999检测和校准实验室能力的一般要求
3 抽样
4 从同一批或几批产品中，按GB/T2829规定的方法随机地抽八个（如需要可增加备份）组件用于鉴定试验。
这些组件应由符合相应图纸和工艺要求规定的材料和元器件所制造，并经过制造厂常规检测、质量控制与产品验收程序。
组件应该是完整的，附带制造厂的贮运、安装和电路连接指示，包括系统最大许可电压。
5 如果不能接触到标准组件中的旁路二极管，应准备一个特殊的样品来做旁路二极管的热性能试验（10.18），旁路二极管的安装应与标准组件相同，并将10.18.2要求的温度传感器安装在二极管上。
该样品不需要进行图1所示程序的其他试验。
6 如果被试验的组件是一种新设计的样品而不是来自于生产线上，应在试验报告中加以说明（见第8章）。
7
8 标志
9 每个组件都应有下列清晰而且擦不掉的标志：
—制造厂的名称、标志或符号；
—产品型号；
—产品序号；
—引出端或引线的极性（可用颜色代码标识）；
—组件允许的最大系统电压；
10 制造的日期和地点应注明在组件上，或可由产品序号查到。
11 试验
在开始试验前，要将所有组件，包括控制组件，在开路状态下在实际阳光或模拟阳光下照射，使累计辐射量达到5kWh•m-2到5.5kWh•m-2。
把组件分组，并按图1所示的程序按往下的顺序进行鉴定试验。
图中每个方框对应本标准的一条。
具体试验的方法和要求，包括所需要进行的初始和最终的测试，都在第10章中详细规定。
注1：
在试验过程中，一个试验的最终测试作为下一个试验的初始测试时，不需要重复，该试验的初始测试可省略。
在试验中，操作者应严格遵照制造厂关于组件的贮运、安装和连接的要求。
如该类组件的已经经过或计划进行未来IEC61853标准检测，则本标准的10.4、10.5、10.6或10.7的测试可省略。
试验的条件汇总见表1。
注2：
表1的试验要求是作为鉴定的最低要求。
如果实验室和组件制造商同意，可以按更高的要求进行试验。
6合格判据
如果每一个试验样品达到下列各项判据，则认为该组件设计通过了鉴定试验，也通过了定型。
a）在标准测试条件下，组件的最大输出功率衰减在每个单项试验后不超过规定的极限，在每组试验后的不超过8%；
b）在试验过程中，无组件呈现断路现象；
c）无第7章中定义的任何严重外观缺陷；
d）试验完成后满足绝缘试验要求；
e）每组试验开始时和结束时，湿热试验后满足漏电流试验的要求；
f）满足单个试验的特殊要求。
如果两个或两个以上组件达不到上述判据，该设计将视为达不到鉴定要求。
如果一个组件未通过任一项试验，取另外两个满足第3章要求的组件从头进行全部相关试验程序的试验。
假如其中的一个、或两个组件都未通过试验，该设计被判定达不到鉴定要求。
如果两个组件都通过了试验，则该设计被认为达到鉴定要求。
7严重外观缺陷
对设计鉴定和定型，下列缺陷是严重的外观缺陷：
a）破碎、开裂、或外表面脱附，包括上层、下层、边框和接线盒；
b）弯曲、不规整的外表面，包括上层、下层、边框和接线盒的不规整以至于影响到组件的安装和/或运行；
c）一个电池的一条裂缝，其延伸可能导致超过一个电池10%以上面积从组件的电路上减少；
d）在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或脱层通道；
e）丧失机械完整性，导致组件的安装和/或工作都受到影响。
8报告
通过定型后，试验机构应给出符合ISO/IEC17025要求的正式鉴定试验报告，应包括测定的性能参数，以及任何第一次试验未通过测试和重新试验的详细情况。
报告应包含组件的详细规格，每一份证书或报告还应包括下列信息：
a）标题；
b）实验室的名称、地址和完成试验测试的地点；
c）报告的每一页均有独特的标识；
d）需要时有客户的名称和地址；
e）试验完样品的描述和鉴定；
f）试验样品的特点和条件；
g）需要时标注收到试验样品的日期和试验日期；
h）所用试验方法的鉴定；
i）相关的取样；
j）对试验方法的任何偏离、附加或排除，相关特殊试验的任何其他信息，如环境条件；
k）有适当图表和照片支持的测量、检查和推论，包括短路电流、开路电压和最大功率的温度系数，额定工作温度，额定工作温度、标准测试条件及低辐照度下的功率，预紫外辐照试验所用灯的光谱，所有试验后最大功率的衰减，任何观察到的失效；
l）试验结果估计不确定度的申明（必要时）；
m）签名和标识，或等效识别试验员，其对报告的内容及颁发日期负责；
n）对试验仅与相关试验项目结果的申明（必要时）；
o）实验室出具的证书或报告应完整采用，只有经实验室书面许可才可部分使用的申明。
制造厂应保存一份证书留作参考。
9重新鉴定
在组件的设计、材料、元器件或工艺作任何改变时，可能需要重新进行部分或全部鉴定试验来确保产品定型的有效性。
注：
1、如果IEC61853已经测试，可省略。
2、如组件不是设计为敞开式支承架安装，在标准中可用太阳电池的平均平衡结温代替标称工作温度。
图1鉴定试验程序
表1试验条件一览表
试验项目试验条件
10.1外观检查详见列于10.1.2的检查
10.2最大功率确定见GB/T6495.1
10.3绝缘试验绝缘体经受直流1000V加上两倍系统最大电压1min。
对于面积小于0.1m2的组件绝缘电阻不小于400MΩ，对于面积大于0.1m2的组件，测试绝缘电阻乘以组件面积应不小于40MΩ•m2，测试时使用500V或最大系统电压的高值。
10.4温度系数的测量（见注1）详见10.4
见IEC60904-10的指导
10.5标称工作温度的测量
（见注1）总太阳辐照度：
800W•m-2
环境温度：
20℃
风速：
1m•s-1
10.6标称工作温度和标准测试条件下的性能电池温度：
25℃和标称工作温度
辐照度：
1000和800W•m-2，标准太阳光谱辐照度分布符合GB/T6495.3规定
10.7低辐照度下的性能电池温度：
25℃
辐照度：
200W•m-2，标准太阳光谱辐照度分布符合GB/T6495.3规定
10.8室外曝晒试验太阳总辐射量：
60kWh•m-2
10.9热斑耐久试验在最坏热斑条件下，1000W•m-2辐照度照射5h。
10.10紫外预处理试验波长在280nm到385nm范围的紫外辐射为15kWh•m-2,其中波长为280nm到320nm的紫外辐射为5kWh•m-2。
10.11热循环试验从-40℃到+85℃50和200次，所加电流为标准测试条件下的最大功率点电流。
10.12湿-冻试验从+85℃，85%相对湿度到-40℃10次
10.13湿-热试验在+85℃，85%相对湿度下1000h
10.14引出端强度试验见GB2423.29
10.15湿漏电流试验详见10.15
对于面积小于0.1m2的组件绝缘电阻不小于400MW，对于面积大于0.1m2的组件，测试绝缘电阻乘以组件面积应不小于40MW•m2，测试时使用500V或最大系统电压的最高值。
10.16机械载荷试验2400Pa的均匀载荷依次加到前和后表面1h，循环三次
10.17冰雹试验25mm直径的冰球以23.0m•s-1的速度撞击11个位置
10.18旁路二极管热性能试验75℃，Isc加上1h
75℃，1.25倍Isc加上1h
注：
如果这类组件已经未来的IEC61853试验，这些试验可以省略。
10试验程序
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1000lx的照度下，对每一个组件仔细检查下列情况：
—开裂、弯曲、不规整或损伤的外表面；
—破碎的太阳电池；
—有裂纹的太阳电池；
—互联线或接头有缺陷；
—太阳电池相互接触或与边框接触；
—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脱层；
—在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它任何情况。
对任何裂纹、气泡或脱层等的状态和位置应作记录和/或照相记录。
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7章中规定的严重外观缺陷外，其它的外观情况是允许的。
10.2最大功率确定
10.2.1目的
确定组件在各种环境试验前后的最大功率。
试验的重复性是最重要的因数。
10.2.2装置
a）一个光源（自然光或符合IEC60904-9的B级或更优模拟器）；
b）一个符合IEC60904-2或IEC60904-6的标准光伏器件。
如果使用B级模拟器，标准光伏器件应为标准光伏组件，该组件应采用与测试样品相同技术制造（有相同光谱相应）并且相同尺寸大小；
c）一个合适的支架使测试样品与标准器件在与入射光线垂直的相同平面；
d）一个监测测试样品与标准器件温度的装置，要求温度测试准确度为±1℃，重复性为±0.5℃；
e）测试测试样品与标准器件电流的仪器，准确度为读数±0.2%。
10.2.3程序
按照GB/T6495.1的方法，使用自然光或符合IEC60904-9的B级或更优的模拟器，测试组件在特定辐照度和温度条件（推荐范围：
电池温度：
25℃到50℃；辐照度：
700W•m-2到1100W•m-2）下的电流—电压特性。
如组件是为特定条件下工作而设计，可以采用与预期工作条件相近的温度及辐照度水平进行测量。
为了比较同一个组件在环境试验前后的一系列测试结果，可根据GB/T6495.4规定作温度和辐照度的修正。
为了减少修正幅度，应努力使最大功率的测量尽可能在相同工作条件下进行，即对一个特定组件应在尽量相同的温度和辐照度下进行最大功率的测量。
最大功率测量重复性必须优于±1%。
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之间的绝缘是否良好。
10.3.2装置
a）有限流的直流电压源，能提供500V或1000V加上10.3.4c）规定两倍组件的最大系统电压的电压；
b）测量绝缘电阻的仪器。
10.3.3试验条件
对组件试验的条件：
温度为环境温度（见GB/T2421），相对湿度不超过75%。
10.3.4程序
a）将组件引出线短路后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接到绝缘测试仪的负极。
如果组件无边框，或边框是不良导体，将组件的周边和背面用导电箔包裹，再将导电箔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，直到等于1000V加上两倍的系统最大电压（即由制造商标注在组件上的最大系统电压）。
如果系统的最大电压不超过50V，所施加的电压应为500V。
维持此电压1min。
d）降低电压到零，将绝缘测试仪的正负极短路使组件放电。
e）拆去绝缘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，直到等于500V或组件最大系统电压的高值。
维持此电压2min。
然后测量绝缘电阻。
g）降低电压到零，将绝缘测试仪的正负极短路使组件放电。
h）拆去绝缘测试仪与组件的连线及正负极的短路线。
注：
如果组件无金属边框，也没有上玻璃层，应将金属板如10.3.4b）放在组件的正面上重复绝缘试验。
10.3.5试验要求
—在步骤c）中，无绝缘击穿或表面无破裂现象。
—对于面积小于0.1m2的组件绝缘电阻不小于400MΩ。
—对于面积大于0.1m2的组件，测试绝缘电阻乘以组件面积应不小于40MΩ•m2。
10.4温度系数的测量
10.4.1目的
从组件试验中测量其电流温度系数（α）、电压温度系数（β）和峰值功率温度系数（δ）。
如此测定的温度系数，仅在测试中所用的辐照度下有效；参见IEC60904-10对组件在不同辐照度下温度系数评价。
10.4.2装置
需要下列装置来控制和测量试验条件：
a）后续试验继续使用的光源（自然光或符合IEC904-9的B类或更好太阳模拟器）；
b）一个符合IEC60904-2或IEC60904-6的标准光伏器件，已知其经过与绝对辐射计校准过的短路电流与辐照度特性。
c）能在需要的温度范围内改变测试样品温度的设备。
d）一个合适的支架使测试样品与标准器件在与入射光线垂直的相同平面；
e）一个监测测试样品与标准器件温度的装置，要求温度测试准确度为±1℃，重复性为±0.5℃；
f）测试测试样品与标准器件电流的仪器，准确度为读数±0.2%。
10.4.3程序
有两种可接受的测量温度系数的程序。
10.4.3.1自然光下的程序
a）仅在满足下列条件时才能在自然光下进行测试：
—总辐照度至少达到需要进行测试的上限；
—瞬时振荡（云、薄雾或烟）引起的辐照度变化应小于标准器件测出总辐照度的2%；
—风速小于2m•s-1。
b）安装标准器件与测试组件共平面，使太阳光线垂直（±5°内）照射二者，并连接到需要的设备上。
注：
以下条款描述的测试应尽可能快地在同一天的一、二小时内完成，以减少光谱变化带来的影响。
如不能做到则可能需要进行光谱修正。
c）如果测试组件及标准器件装有温度控制装置，将温度设定在需要的值。
d）如果没有温度控制装置，要将测试样品和标准器件遮挡阳光和避风，直到其温度均匀，与周围环境温度相差在±1℃以内，或允许测试样品达到一个稳定平衡温度，或冷却测试样品到低于需要测试温度的一个值，然后让组件自然升温。
在进行测量前，标准器件温度应稳定在其平衡温度的±1℃以内。
e）记录样品的电流—电压曲线和温度，同时记录在测试温度下标准器件的短路电流和温度。
如需要可在移开遮挡后立即进行测试。
f）辐照度G0可根据GB/T6495.4-1996从标准光伏器件的短路电流（Isc）测试值进行计算，并修正到标准测试条件下的值（Irc）。
使用标准器件特定的温度系数（αrc）进行标准器件温度Tm的修正。
1000Wm-2×Isc
Go=¬¬×〔1－αrc（Tm－25℃）〕
Irc
1000Wm-2×Isc
Go=¬¬×〔1－αrc（Tm－25℃）〕
Irc
式中αrc是25℃和1000W/m2下的相关温度系数（1/℃）。
g）通过控制器或将测试组件交替曝晒和遮挡来调整组件的温度，使其达到和保持所需的温度。
也可让测试组件自然加热，如d）条款所描述的数据记录程序在加热过程中周期性的应用。
h）在每组数据记录期间，确保测试组件和标准器件的温度稳定，其变化在±1℃以内；由标准器件测量的辐照度变化在±1%以内。
所有数据记录应在1000W/m2或转换到该辐照度的值.
i）重复步骤d）到h），组件温度在至少30℃所关心的温度范围内，至少有四个相等温度间隔。
每个试验条件至少进行三次测试。
10.4.3.2太阳模拟器下的程序
a）根据GB/T6495.1确定组件在室温及要求的辐照度下的短路电流。
b）将测试组件安装在改变温度的设备中，安装标准光伏器件到模拟器光束内，连接到使用仪器上。
c）将辐照度设定在如a）条款确定测试组件的产生短路电流上。
使用标准光伏电池使整个试验期间的辐照度维持在该水平。
d）加热或冷却组件到感兴趣的一个温度，一旦组件达到需要的温度就进行Isc,Voc和峰值功率的测量。
在至少30℃感兴趣温度范围上，以大约5℃的温度步长改变组件的温度，重复测试Isc,Voc和峰值功率的测量。
注：
在每个温度可测量完整的电流—电压特性，以确定随温度变化的最大工作点电压和最大工作点电流。
10.4.3.3计算温度系数
a）绘制Isc,Voc和Pmax与温度的函数图，建造最小二乘法拟合曲线，使曲线穿过每一组数据。
b）从最小二乘法拟合的电流、电压和峰值功率的直线斜率计算短路电流温度系数α，开路电压温度系数β和最大功率温度系数δ。
注1：
根据IEC60904-10确定试验组件是否可以认为是线性组件。
注2：
使用该程序测量的温度系数仅在测试的辐照度水平上有效。
相对温度系数可用百分数表示，等于计算的α，β和δ除以25℃时的电流、电压和最大功率值。
注3：
因为组件的填充因子是温度的函数，使用α和β的乘积不足以表示最大功率的温度系数。
10.5电池标称工作温度的测量
10.5.1目的
测定组件的标称工作温度（NOCT）。
10.5.2导言
标称工作温度定义为在下列标准参考环境（SRE），敞开式支架安装情况下，太阳电池的平均平衡结温：
—倾角：
与水平面夹角45o
—总辐照度：
800W•m-2
—环境温度：
20℃
—风速：
1m•s-1
—电负荷：
零（开路）
系统设计者可用标称工作温度作为组件在现场工作的参考温度，因此在比较不同组件设计的性能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实工作温度取决于安装的方式、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与发射辐射。
为准确预测组件的性能，上述因素的影响应该考虑进去。
测定标称工作温度两种方法的描述：
第一种称为“基本方法”，能普遍用于所有光伏组件。
在组件不是设计为敞开式支架安装时，用制造厂所推荐的方法安装，基本方法仍可测定其在标准参考环境中平衡平均太阳电池结温。
第二种称为“间接方法（参考平板法）”，比第一种方法更快，但仅能应用于与试验时所用的参考平板有同样环境（在一定的风速和辐照度范围内）温度响应的光伏组件。
带有前玻璃和后塑料的晶体硅组件属于此类。
参考平板的校准采用与基本方法相同的程序。
10.5.3基本方法
10.5.3.1原理
在标准参考环境所描述的环境条件范围内，该方法收集电池试验的真实温度数据
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