IEC612152地面光伏组件测试内容中文.docx

IEC612152地面光伏组件测试内容中文.docx

《IEC612152地面光伏组件测试内容中文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IEC612152地面光伏组件测试内容中文.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

IEC612152地面光伏组件测试内容中文

地面光伏组件——设计鉴定和定型

第二部分：

测试步骤

1.范围和目的

此国际标准系列基于IEC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IEC60721-2-1中所定义的一般室外气候条件下长期使用。

这部分IEC61215适用于全部地面光伏组件材料，例如晶体硅光伏组件和薄膜组件。

本标准不适用于带聚光器的组件，尽管此项标准能可能用于低聚光组件（1-3个太阳光）。

对于低聚光组件，全部测试使用的电流，电压和功率等级均满足设计要求。

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.引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中全部或部分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）。

IEC60050，国际电工词汇（网址：

http:

//www.electropedia.org）

IEC60068-1环境测试-第一部分：

总述和指导

IEC60068-2-21环境测试-第2-21部分测试-测试U：

引出端强度以及整体支架安装设备

IEC60068-2-78环境测试-第2-78部分：

测试Cab：

湿热，稳定状态

IEC60721-2-1环境状态的分类-第2-1部分：

在自然条件下的环境状态-温度和湿度

IEC60891光伏设备-温度和辐照度的修正来测量I-V特性的步骤

IEC60904-1光伏设备-第一部分：

光电流-电压特性的测量

IEC60904-2光伏设备-第二部分：

光伏标准设备的要求

IEC60904-3光伏设备-第三部分：

地面光伏设备和标准光谱福照度数据的测量原则

IEC60904-7光伏设备-第七部分：

光伏设备光谱错配修正的测量

IEC60904-8光伏设备-第八部分：

光伏设备光谱响应率的测量

IEC60904-9光伏设备-第九部分：

太阳光模拟器操作要求

IEC60904-10光伏设备-第十部分：

线性测试的方法

IEC61215-1地面光伏组件-设计鉴定和定型-第一部分：

测试要求

IECTS61836太阳光伏系统能量-术语，定义和符号

IEC61853-2光伏组件测试结果和能量等级-第二部分：

光谱响应，入射角，和组件操作测试温度

IEC62790光伏组件的接线盒-安全要求和测试

ISO868塑料和橡胶-通过硬度测验器测量压痕硬度（回跳硬度）

3.术语和定义

本文件的目的，术语和定义由IEC60050和IECTS61836中给出，其他如下。

3.1准确度<测量器件>

测量器件的测量性能越好，示值越接近于真实测量值[≈VIM5.18]

注1：

此处术语称为“真实值”

注2：

当示值越接近于真实值准确度越高

[资源：

IEC60050-311：

2001，311-06-08]

3.2控制设备

辐照度传感器（例如标准电池或器件）用来检测常数和太阳光模拟器的其他问题

3.3电气稳定输出功率水平

光伏组件在室外条件，长期曝露于自然光下，根据IEC60721-2-1定义

3.4重复性<测量结果>

在同种条件下测量相同的被测变量所进行的一系列连续测量结果的相关性，例如：

-以同种测试步骤测量

-同一观测者

-同种测量设备

-在同种条件下使用

-在同一实验室

相关最短时间间隔[≈VIM3.6]

注1：

测量步骤的概念在VIM2.5条件下定义

[资源：

IEC60050-311：

2001，311-06-06]

3.5再现性<测试>

当在不同条件下进行个体测量，一定数量的试验后得到相同数值的测量结果的相关性：

-测试原则

-测试方法

-观测者

-测量设备

-相关标准

-实验室

-在不同条件下使用设备不同于常规使用

在相对长的时间间隔后与单一测量的持续时间[≈VIM3.7]

注1：

“测量原则”和“测量方法”分别在VIM2.3和VIM2.4条件下定义

注2：

术语“再现性”也适用于只将特定条件考虑在内的实例

[资源：

IEC60050-311:

2001,311-06-07]

4.测试步骤

4.1外观检测（MQT01）

4.1.1目的

检测组件上的外观缺陷

4.1.2步骤

对每一组件在照明条件不低于1000lux进行观测，参考IEC61215-1

对任何裂纹，气泡或脱层等的状态和位置应作记录或/和照相记录。

这些缺陷在后续试验中可能会加剧并对组件的性能产生不良影响。

4.1.3要求

无符合IEC61215-1中规定的严重外观缺陷。

4.2最大功率确定

4.2.1目的

确定组件在进行稳定性测试后和各种环境压力测试前后的最大功率。

确定压力测试中的功率损失，试验的重复性是很重要的因数。

4.2.2装置

a）一个光源（自然光或者符合IEC60904-9的BBA级或更优模拟器）

b）参照IEC60904-2的光伏设备。

如果使用BBA级或者更优的模拟器，标准光伏器件应为标准光伏组价，该组件应采用测试样品相同技术制造有相匹配的光谱响应并且相同尺寸大小。

如果相匹配的标准器件如果不满足以下两点中的一点需要进行追踪：

1）使用AAA级的模拟器

2）组件的光谱响应依据IEC60904-8且模拟器的光谱分布需要测量，组件的数据修正参考IEC60904-7

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）测量I-V曲线的装置参考IEC60904-1

4.2.3步骤

按照IEC60904-1的方法，使用自然光或符合IEC60904-9的BBA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℃-50℃；辐照度：

700

-1100

）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。

对于成线性组件（参考IEC60904-10）温度和辐照度的修正可依据IEC60891在环境测试前后，比较同一组件的测量结果。

对于不成线性的组件（参考IEC60904-10）测试应在规定辐照度±5%和规定温度±2℃进行。

但是，为了减小修正幅度，应努力保证最大功率测量在尽可能相同工作条件下进行，即对一个特定组件应在尽可能相同的的温度和辐照度下进行最大功率的测量。

4.3绝缘试验（MQT03）

4.3.1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。

4.3.2装置

a）有限流的直流电压源，能提供500V或1000V加上规定两倍组件的最大系统电压（IEC61215-1）

b）测量绝缘电阻的仪器

4.3.3试验条件

对组件实验条件：

温度为环境温度（见IEC60068-1），相对湿度不超过75%。

4.3.3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，将其边缘用导电箔包裹。

将组件全部的聚合表面（前后表面，接线盒）用导电箔包裹。

再将导电箔连接到绝缘测试仪的负极。

如果组件保持正向电压连接边框，一些组件对静态极化比较敏感。

在这种情况下，测试仪的应以相反的方式连接。

如果条件允许，静态极化的敏感度应由生产商提供。

c）以不大于500V/s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（IEC61215-1）。

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线。

f）以不大于500V/s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。

4.3.5试验要求

a）在4.3.4步骤c）中，无绝缘击穿或表面无破裂现象。

b）对于面积小于0.1㎡的组件绝缘电阻不小于400MΩ

c）对于面积大于0.1㎡的组件，测试绝缘电阻乘以组件面积应不小于40MΩ·

4.4温度系数的测量（MQT04）

在IEC60891规定，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（

）。

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。

注：

根据IEC60904-10对于线性组件，温度系数在辐照度±30%范围内有效4.5电池标称工作温度的测量（NMOT）（MQT05）

4.5.1导言

光伏组件的功率取决于电池的温度。

电池温度主要由环境温度，太阳辐照度，和风速。

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：

（37±5）°

-总辐照度：

800

-环境温度：

20℃

-风速：

1m/s

-电负荷：

组件在最大功率点测量电阻负荷大小或者电气设备的最大功率点跟踪

注意：

NMOT和前者NOCT相似除了电池标称工作温度的测量是在组件最大功率时测量而不是开路时。

在最大功率条件下能量从组件上减少，因此相较于开路状态下较少的能量损失。

因此NMOT比前者NOCT低几个数量级。

NMOT可被系统设计用作组件在地面操作的温度标识，因此NMOT在比较不同组件设计性能表现方面，是一个非常有用的参数。

但是，在某一特定时间实际操作温度受支架安装结构，与地面的距离，辐照度，风速，环境温度，天空温度和周围物体的反射辐射与发射辐射的影响。

为准确预测组件性能，上述因素的影响应该考虑进去。

有些情况下组件不是为敞开式支架安装设计的，这种情况，这种方法可能适用于在标准参考环境下（SRE）太阳电池的平均平衡结温，按照制造厂的规定进行组件支架安装。

4.5.2原则

此方法基于在一系列环境条件下包括SRE条件，收集实际组件测量温度数据。

数据给出的方式，允许精确和重复地测定标称工作温度。

太阳电池结温（

）基本上是环境温度（

），平均风速（v）和入射到组件有效表面的太阳总辐照度（G）的函数。

温度差（

）在很大程度上不依赖于环境温度，在400

的辐照度以上，基本线性正比于辐照度。

组件温度模拟公式：

系数

代表辐照度的影响，

代表风速影响

NMOT中

的数值决定了组件的公式，在上述公式中取

=20℃，辐照度G为800

，风速v为1m/s

4.5.3试验步骤

NMOT数据计算需要要求使用的测试方法参考IEC61853-2（组件使用温度的方法）

注：

此项测试在4.8中可模拟室外的测试

4.6标准测试条件和标称工作温度下的性能

4.6.1目的

在标准测试条件（1000

电池温度：

25℃，IEC60904-3的标准太阳光谱辐照度分布）和标称工作温度（辐照度800

，环境温度20℃，参考IEC60904-3的标准太阳光谱辐照度分布）条件下，确定组件随负荷变化的电性能。

在STC条件下测试方法写于组件铭牌信息内。

4.6.2装置

a）光源（自然光和符合IEC60904-9的BBA级或更优太阳模拟器）

b）符合IEC60904-2的标准光伏器件。

如果使用BBA级模拟器，标准光伏器件应为标准光伏组件，该组件采用与测试样品同样技术制造有相匹配的光谱响应并且有相同的尺寸大小。

如果相匹配的标准器件如果不满足以下两点中的一点需要进行追踪：

1）使用AAA级的模拟器

2）组件的光谱响应依据IEC60904-8且模拟器的光谱分布需要测量，组件的数据修正参考IEC60904-7

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装置，要求温度测试准确度为±1℃，重复性为±0.5℃

e）测量I-V曲线的装置参考IEC60904-1

f）如果条件需要的情况下，改变样品温度的装置在NMOT条件下的温度定义参考4.5

4.6.3步骤

4.6.3.1标准测试条件（MQT06.1）

保持组件在（25±2）℃，用自然光或者符合IEC60904-9要求的BBA级或更优模拟器，根据IEC60904-1的规定在（1000±100）

辐照度（适当的标准电池测定下），测量其电流-电压特性。

组件在室外温度（25±2））℃可使用温度系数修正为25℃参考IEC60904系列和IEC60891

4.6.3.2标称工作温度（MQT06.2）

用自然光或符合IEC60904-9的BBA级或更优模拟器，按照IEC60904-1的规定，在（800±80）

辐照度（适当的标准电池测定下），将组件均匀加热至标称工作温度（NMOT±2）℃，测量其电流-电压性能。

组件在室外温度（NMOT±2）℃可使用温度系数修正为NMOT参考IEC60904和IEC60891

在4.6.3.1和4.6.3.2中，如果标准器件光谱与测试组件不匹配，参考IEC60904-7计算光谱失配修正。

4.7低辐照度下的性能（MQT07）

4.7.1目的

依据IEC60904-1规定，在25℃，辐照度200

（适当的标准电池测定下）的自然光或者符合IEC60904-9的BBA级或更优模拟器下，确定组件随负荷变化的电性能。

4.7.2装置

a）光源（自然光或符合IEC60904-9更优模拟器）

b）根据IEC60904-10，设备必要时将辐照度调整到200

不影响相关光谱辐照度分布且空间均匀

c）一个符合IEC60904-2的标准光伏器件，如果使用BBA级或更优模拟器，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同样的技术制造有相匹配的光谱响应并且同样尺寸大小。

如果相匹配的标准器件如果不满足以下两点中的一点需要进行追踪：

1）使用AAA级的模拟器

2）组件的光谱响应依据IEC60904-8且模拟器的光谱分布需要测量，组件的数据修正参考IEC60904-7

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）测量I-V曲线的装置参考IEC60904-1

4.7.3程序

根据IEC60904-1，在（25±2）℃和辐照度为（200±20）

用适当的标准设备测定的自然光或符合IEC60904-9要求的BBA级或更优模拟器下，测量组件的电流-电压特性。

用中性滤光器或其它不影响光谱辐照度分布的技术将辐照度降低至特定值（降低辐照度而不影响光谱辐照度分布的技术指导参考IEC60904-10）

组件在室外温度（25±2）℃可用温度系数修正为25℃参考IEC60904系列和IEC60891

4.8室外曝露试验（MQT08）

4.8.1目的

初步评价组件经受室外条件曝晒的能力，并可使在实验室实验中可能测不出来的综合衰减效应显示出来。

4.8.2装置

a）将测试组件和太阳光辐照度监测器以指定的方式放在敞开的支架上。

支架设计应符合减小组件上的热传导且尽可能小的涉及前后表面的热辐射。

当组件不是为敞开式支架设计时，测试组件支架安装方式由制造厂推荐。

b）太阳辐照度仪，准确度优于±5%，组件支架水平距离为0.3m

c）制造厂推荐的安装组件的设备，使组件与辐照度仪共平面

d）一个组件在标准测试条件工作于最大功率点附近或者电气最大功率点追踪附近的合适负载

4.8.3程序

a）测试组件应放置于垂直当地纬度±5°。

注意在测试报告中标注出倾斜角度

b）将制造厂推荐的组件的电阻负载或电气最大功率追踪点与室外支架连接起来，使组件与辐照度仪共平面。

制造厂推荐的热斑保护装置应在组件测试前安装。

c）在通常室外气候条件下，由辐照度仪测出，要求组件总辐照度至少60

参考IEC60721-2-1

曝露在室外和NMOT条件下将对同一组件进行模拟测试。

在这种情况下支架安装程序参考IEC61853-2

4.8.4最终测试

MQT01和MQT15重复测试

4.8.4要求

a）无IEC61215-1规定的严重外观缺陷

b）湿漏电流应满足初始试验的同样要求

4.9热斑耐久测试

4.9.1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接熔化或封装退化。

电池不匹配或裂纹，局部被遮光或弄脏均会引起这种缺陷。

绝对温度和相关的功率损失不包括在此项测试内，利用最严重热斑条件来确保设计安全。

4.9.2热斑效应

当组件中的一个电池或一组电池被遮光或损坏时，工作电流超过了该电池或电池组降低了的短路电流，在组件中会发生热斑现象。

此时受影响的电池或电池组被置于反向偏置状态，消耗功率，从而引起过热。

如果功率消耗导致温度过高或者局部过热，，过热导致电池被置于反向偏置状态-根据技术-导致焊接熔化或封装退化，前和/或后表面，介质破损，底层和/或表面玻璃。

使用旁路二极管可修正阻止热斑效应的发生。

由于太阳电池具有反向特性会相对变化。

电池反向特性表现为电压限制有较大的分流电阻或者反向特性表现为电流限制有较小的分流电阻。

每种类型的太阳电池均会出现热斑问题，但是表现方式不同。

低分流电阻电池：

-最严重的遮挡情况是整块电池（或者一大部分）被遮挡

-低并联电阻的发生由于局部分流。

这种情况热斑过热的发生是由于很大一部分电流在一小部分聚集。

因为局部现象的发生，这种类型的电池有很多。

当反向偏置状态时，具有最小低分流电阻的电池极有可能发生温度过高的现象。

-因为局部过热，低分流电阻电池的热斑损失发生很快。

主要的技术问题是如何识别低分流电阻和如何鉴别遮挡面积最大的电池。

这个过程依赖于技术提升且将在这项标准的技术规定部分详细说明。

高分流电阻电池：

-最严重的遮挡情况是电池部分遮挡

-连接失效和高温发生比较缓慢。

遮挡需要一段时间后才会造成热斑过热。

4.9.3电池内部连接分类

S案例：

全部电池以一条线排列，如图1

图1-S案例，串联连接旁路二极管

PS案例：

并-串联连接，例：

在S空位处串联，可在每个空位处并联一定数量的电池（P）如图2

图2-PS案例，并-串联连接旁路二极管

SP案例：

串-并联连接，例：

并联在（P）空位，也可在每个空位处串联一定数量的太阳能电池（S），如图3

图3-SP案例，串-并联连接旁路二极管

每个结构要求一定数量的热斑测试程序。

4.9.4装置

a）辐照源：

自然光或者符合IEC60904-9的BBB级或更优的稳定模拟器，辐照度（1000±100）W/㎡

b）I-V跟踪仪

c）电流测试仪

d）参照IEC61215技术规定部分，不透明表面遮挡测试电池

e）温度传感器（偏好IR照相机）来测量和记录组件温度

f）设备综合记录辐照度等级，综合辐照度和环境温度

选择对热斑过热最敏感的太阳电池，加上符合IEC60904-9的BBB级或更优模拟器，辐照度800

到1000

测量I-V测试情况。

4.9.5程序

4.9.5.1前言

依据太阳电池技术和生产步骤两种不同的程序。

MQT09.1主要适用于晶片技术如标准的晶硅。

通常情况下，MQT09.2适用于单片集成，薄膜技术（CdTe，CIGS，a-Si）。

4.9.5.2基于硅的晶片技术（WBT）MQT09.1

如果旁路二极管是可移动的，局部并联的电池置于反向偏压状态，使用IR照相机可观测热斑。

如果组件电流是可测的，那么通过被遮挡的电池的电流可被直接测量。

如果待测的光伏组件没有可移动的二极管或者可测的电流，那么是无法观测热斑的。

选择的方案是基于将每块电池来回遮挡后获得一组I-V曲线。

图4展示了样品组件的一组I-V曲线。

当二极管处于开启状态，具有最小的分流电阻的电池被遮挡时，曲线处于最大的漏电电流点。

当二级管处于开启状态，具有最大的分流电阻的电池被遮挡，曲线处于最小的漏电电流点。

漏电流最大的电池片

旁路二极管开启

无遮挡的电流电压特性

遮挡一块电池片时的I-V特性

图4-不同电池完全被遮挡的组件I-V特性

对于反应敏感的电池识别热斑的步骤：

a）无遮挡的组件在辐照度800

到1000

，可采取下列措施：

-在组件接近室温（25±5）℃处加一个模拟器

-在开始检测前组件温度稳定在±5℃处加一个稳定状态的模拟器

-在开始检测前组件温度稳定在±5℃处加自然光

在热量稳定后，测量组件的I-V特性并得出最大功率点电流

（最初功率

）

b）电池循环遮挡，测量I-V曲线结果并如图4绘制一组曲线。

注：

对于SP案例组件I-V曲线变形部分被加在I-V曲线并联一部分全部光照的部分并起始电压不在

c）选择具有最小分流电阻邻近边缘的太阳电池，此时电池具有最大的漏电电流

d）选择两块具有最小分流电阻的太阳电池（如c），此时电池具有最大的漏电电流

e）选择具有最大分流电阻的太阳电池

f）电池测试步骤

对于每组处于最严重遮挡状态的电池，步骤如下：

1）如果电池的电流可测，组件的短路电流和测电流的设备仅能测出通过电池串的电流。

曝露的电池组件处于稳定状态下辐照度800

到1000

.通过被遮挡电池与未被遮挡电池的

相等如a）可得到每组遮挡的测试电池和哪种阴影水平会导致电流。

这是电池最严重的遮挡情况。

2）如果电池的电流不可测，将每组测试电池以不同遮挡等级遮挡得出一组I-V曲线如图5.考虑到最严重的遮挡状态，当电流通过被遮挡电池（旁路二极管处于开启状态）与原始无遮挡状态

一致，步骤见a），曲线见图5中曲线c）

3）将每组选择的测试电池循环遮挡100%，并测量电池温度。

减少遮挡面积10%，如果温度减少100%，此时为最严重的遮挡情况。

如果温度增加或继续减少遮挡面积10%直到温度降低。

退回使用原始的遮挡面积作为最严重的遮挡情况。

4）在SP案例中，当选择的电池全部遮挡，如果旁路二极管不处于开启状态，最严重的情况是热斑全部遮挡电池片。

当选择的电池全部被遮挡，旁路二极管处于遮挡状态，步骤参考f）2）或者f）3）决定最严重的遮挡状态。

5）选择步骤c）中的太阳电池，当遮挡面积达到100%时，使用IR照相机来确定热斑在电池的位置。

最严重的遮挡状态参考f）1）和f）4）。

短路电流器件。

如果可能情况下保证热斑在测试范围以内。

g）每组选择电池遮挡到最严重的状态参考f）

h）短路组件。

将组件曝露在辐照度（1000±100）

。

组件温度应保持在（50±10）℃

i）保持最严重的遮挡状态见f）将每个选择的电池保持在此状态1h。

如果遮挡电池的温度在1h后仍然增加，那么则将总的曝露时间增加到5h。

图5-以不同遮挡水平下的组件I-V特性

4.9.5.3单片集成的薄膜技术步骤MQT09.2

4.9.5.3.1前言

热斑在辐照度800

到1000

的测试

注：

典型的无旁路二极管的电路包括单片集成薄膜电池的互连电路。

因此，不限制遮挡电池的反