IEC61215地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型.docx

1、IEC61215地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型IEC 61215 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：标签：IEC61215光伏组件国标 日期：2013-11-7 11:37:36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、八 前言1.1.1.11 范围和目的1.1.1.22 规范性引用文件1.1.1.33 抽样1.1.1.44 标志1.1.1.5

2、5 试验1.1.1.66 合格判据1.1.1.77 严重外观缺陷1.1.1.88 报告1.1.1.99 重新鉴定1.1.1.1010 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 A IEC 6 1 2

3、1 5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 6 A 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、八前言本标准等同采用 IEC 61215ed2： 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

4、版了等同采用 IEC 61215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 IEC 61215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

5、是在 GB/T 4797.1 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/T 18911 。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/T 2421-1999 电

6、工电子产品基本环境试验规程 总则 (idt IEC 60068-1: 1988)GB/T 2423.29-1999 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(idt IEC 60068-2-21)IEC 60068-2-78: 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/T 2829-1987 GB/T 4797.1-1984 电工电子产品自然环境条件 温度与湿度GB/T 6495.4-1996 晶体硅光伏器件 I-V 实测特性的温度和辐照度修正方法 (idt IEC 60891:1987)第 1 号修正( 1992)GB/T 6495.1-1

7、996 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 (idt IEC 60904-2: 1989)GB/T 6495.3-1996 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（idt IEC 60904-3:1989）SJ/T11209-1999 光伏器件 第6部分 标准太阳电池组件的技术要求（idt IEC60904-6:1994）IEC 60904-7: 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IEC 60904-9: 1995 光伏器件 第 9部分：太阳模拟

8、器性能要求IEC 61853: 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/IEC 17025: 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

9、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）。77标志8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；9制造的日期和地点应注明在组件上，或可由产品序号查到。10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 5.5 kWh?m-2。把组件

10、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 1 0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 IEC 61853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

11、 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

12、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

13、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

14、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IEC 61853已经测试，可省略。2、 如组件不是设

15、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/T 6495.110.3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 400M Q，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 40M Q ?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IEC 60904-10的指导10.5标称工作温度的测量（见注1） 总

16、太阳辐照度：800W?m-2环境温度： 20 C风速： 1m?s-110.6标称工作温度和标准测试条件下的性能 电池温度：25 C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/T 6495.3规定10.7低辐照度下的性能 电池温度：25 C辐照度：200W?m-2，标准太阳光谱辐照度分布符合 GB/T 6495.3规定10.8室外曝晒试验 太阳总辐射量：60kWh?m-210.9热斑耐久试验 在最坏热斑条件下，1000W?m-2辐照度照射5 h。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

17、至U 320nm的紫外辐射为 5kWh?m-2。从-40C到+85C 50和200次，所加电流为标准测试条件下的最大功从+85 C, 85%相对湿度到-40 C 10次 在+85 C, 85%相对湿度下1000h10.14引出端强度试验 见GB 2423.2910.15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 40QM ，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 ，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-

18、1的速度撞击11个位置10.18旁路二极管热性能试验 75C, Isc加上1h75 C, 1.25 倍 Isc加上 1h注：如果这类组件已经未来的 IEC 61853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 1000 lx 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

19、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 IEC 60904-9的B级或更优模拟器);b)一个符合IEC 60904-2或IEC 60904-6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

20、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土 1C,重复性为土 0.5C；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/T 6495.1的方法，使用自然光或符合IEC 60904-9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：25C至U 50C ;辐照度：700W?m-2到1100W?m-2)下的电流一电压特性。 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。

21、 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/T 6495.4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10.3.4 c)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/T 2421)，

22、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

23、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 400M Q。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 40M Q ?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 (a )、电压温

24、度系数(3)和峰值功率温度系数(3 )。 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 IEC 60904-10 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 IEC 904-9的 B 类或更好太阳模拟器) ；b)一个符合 IEC 60904-2或 IEC 60904-6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

25、度测试准确度为土 1C,重复性为土 0.5C；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

26、)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土 1C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 定在其平衡温度的土 1C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GO可根据GB/T 6495.4-1996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 (I

27、rc)。使用标准器件特定的温度系数 (a rc)进行标准器件温度 Tm 的修正。1000Wm-2X IscGo=? x 1 - a r c (Tm 25C)Irc1000Wm-2X IscGo=? x 1 a r c (Tm 25C)Irc式中a rc是25C和1000W/m2下的相关温度系数(1/C)。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，其变化在土 1C以内；由标准器件测量的辐照度变化在 1%以内。所有数

28、据记录应在 1OOO W/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30C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/T 6495.1 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。

29、在至少30C感兴趣温度范围上， 以大约5C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 a 开路电压温度系数 3和最大功率温度系数 S。注 1：根据 IEC 60904-10 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

30、系数可用百分数表示，等于计算的 a, B和3除以25C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 a和B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 C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