高寒气候条件下晶体硅光伏组件环境适应性的测试程序.docx

1、高寒气候条件下晶体硅光伏组件环境适应性的测试程序中国质量认证中心认证技术规范CQCXXXX2013地面用晶体硅光伏组件环境适应性测试要求第3部分:高寒气候条件Terrestrial crystalline silicon photovoltaic (PV) modules performance requirements in multiple climates Part 3: High-Cold Climate Condition（申请备案稿）2013-XX-XX发布 2013-XX-XX实施中国质量认证中心 发 布目 录前 言 II1 范围和目的 32 引用标准 33 高寒气候条件特点及试

2、验项目 34 样品要求 55 合格判据 56 严重外观缺陷 57 报告 58 重新测试 69 试验项目 69.1 外观检查 69.2 EL检测 69.2.1 目的 69.2.2 程序 69.3 最大功率点确定 69.4 绝缘耐压试验 69.5 湿漏电流试验 69.6 电气间隙和爬电距离 69.7 旁路二极管热性能试验 79.8 热斑耐久试验 79.8.1 目的 79.8.2 装置 79.8.3 程序 79.8.4 最后测试 89.8.5 试验要求 99.9 接地连续性试验 99.10 盐雾试验 99.11 紫外预处理试验 99.12 温度循环试验 99.13 湿冻试验 99.14 机械载荷试验

3、 9前 言光伏技术的大规模应用与发展对光伏组件提出了性能长期可靠的技术要求。不同的气候条件与使用条件会对光伏组件的发电性能、机械性能产生影响，为此需要根据光伏组件在不同的使用环境下的性能要求制定适合的检测方法与评价标准。本技术规范针定义了高寒气候条件对应的试验环境，给出了高寒气候条件下组件的温度/湿度环境试验方法，给出了高寒气候条件下光伏组件的盐雾试验方法，以确保组件在沿海地区等空气中盐分含量较大的条件下能够长期有效运行，规定了光伏组件在高海拔地区高辐照度条件下的试验方法与要求，给出了光伏组件在高寒气候条件下的机械应力试验方法。本规范由中国质量认证中心提出。本规范由中国质量认证中心归口。本规范

4、起草单位：中国质量认证中心，中国科学院电工研究所，上海质量监督检验技术研究院，深圳电子产品质量检测中心、扬州光电产品检测中心，英利绿色能源（控股）有限公司。国家太阳能光伏产品质量监督检验中心。本规范主要起草人：邢合萍 刘海涛 康巍 翟永辉 李松丽 王建全 谢玉章 赵文 田树全 恽旻 胡旦地面用晶体硅光伏组件环境适应性测试要求第3部分：高寒气候条件1 范围和目的本技术规范为使用在高寒气候条件下光伏组件给出了试验环境要求。IEC 61215已经给出了一系列试验方法，包括：光伏组件在使用初期可能发生的性能衰减或失效；机械载荷试验（10.16）、冰雹试验（10.17）、干/湿绝缘试验（10.3和10.

5、15）的组件差异性试验级别划分；IEC 61730也根据组件不同的应用安全等级，给出了不同的安全试验方法与要求。考虑到光伏组件应用的不同气候环境和使用条件，差异化的检测方法能够有针对性的评价光伏组件在某一特定地区和特定使用条件下的可靠性与耐久性。通过建立科学合理的试验方法与要求，能够最大程度的保障组件制造商与最终用户的利益。本技术规范系列旨在帮助企业设计制造出更经久耐用的组件产品，并根据组件不同的应用范围有不同的产品质量要求；为终端用户提供足够的信息，选择适合自身需求（气候条件与使用条件）的光伏组件产品；对光伏组件在高寒气候条件下的使用寿命提供依据；对在某一特定地区（气候条件）开展的光伏电站项

6、目提供适合当地气候条件的光伏组件质量检测方法及要求。2 引用标准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（包括任何修订文件）。GB/T 2421:电工电子产品基本环境试验规程 总则GB/T 2423.18电工电子产品环境试验 第2部分：试验Kb：盐雾，交变（氯化钠溶液）IEC 60068-2-78 :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IEC 60904-1:Photovoltaic Devices Part 1: Measurement of Photovoltaic Curr

7、ent-Voltage CharacteristicsIEC 60904-2:Photovoltaic devices Part 2: Requirements for reference solar devicesIEC 60904-9:Photovoltaic devices Part 9: Solar simulator performance requirementsIEC 60891-2009:Photovoltaic Devices - Procedures for temperature and irradiance corrections to measured I-V cha

8、racteristicsIEC 60068-2-52:Environmental testing Part 2: Tests Test Kb: Salt mist, cyclic (sodium chloride solution)IEC 61215:Crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approvalIEC 61730-1:Photovoltaic (PV) module safety qualification - Part 1: Requirem

9、ents for constructionIEC 61730-2:Photovoltaic (PV) module safety qualification - Part 2: Requirements for testingIEC 61701:Salt mist corrosion testing of photovoltaic (PV) modulesISO/IEC 17025:General requirements for the competence of testing and calibration laboratories3 高寒气候条件特点及试验项目高寒气候条件具有海拔高，常

10、年低温，冻土常年不化的气候特点。中国的青藏高原、甘肃、青海等地是高寒气候的典型地区。图1给出了光伏组件在高寒气候条件所对应的环境适应性的主要测试项目。把组件分组，并按图1所示的程序按往下的顺序进行试验。图中每个方框对应本规范的一条。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9章中详细规定。 8个组件9.4绝缘耐压试验 1个组件 1个组件 2个组件 2个组件 2个组件 图1 高寒气候条件下晶体硅光伏组件环境适应性的测试程序4 样品要求从同一批或几批产品中，按GB/T2828规定的方法随机地抽取8个（如需要可增加备份）组件用于试验。这些组件应由符合相应图纸和工艺要求规定的材料和

11、元器件所制造，并通过了IEC 61215设计鉴定和定型试验序列要求。组件应附带制造厂的贮存、运输、安装和电路连接说明，并包括系统最大电压。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。5 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高寒气候条件下的环境适应性测试。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6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

12、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，则该组件达不到高寒气候条件下的环境适应性测试要求。如果一个组件未通过任一项试验，取另外两个满足第4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，则该组件达到高寒气候条件下的环境适应性测试要求。6 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

13、，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。7 报告通过本技术规范的试验后，实验室应给出符合ISO/IEC17025要求的正式检测报告，应包括测量的性能参数，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，同时应指出产品的技术水平及将来可能出现的问题。包括（但不限于）以下内容：- 光伏组件在通过本技术规范后的电性能参数（例如：组件效率，峰值功率等）；- 干/湿绝缘试验中组件的漏电流；- 电致发光检测（EL）中反映的组件热斑、电

14、池片隐裂等可能导致组件失效的说明（文字或照片）每份证书或报告还应包括下列信息：a) 标题；b) 实验室的名称、地址和完成试验的地点；c) 报告的标识；d) 委托客户的名称和地址；e) 试验样品的描述和鉴定；f) 试验样品的特点和条件；g) 接收到试验样品的日期和试验日期；h) 所采用的试验方法；i) 样品的取得方式；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，包括电性能参数的变化、试验环境参数、任何观察到的失效现象等；l) 试验结果的测量不确定度的表述（必要时）；m) 签名和标识，及对报告的内容及颁发日期负责；n

15、) 对报告仅与相关试验项目结果有效的申明（如有必要）；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。p) 组件制造厂应保存一份证书或报告留作参考。8 重新测试在组件的设计、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试验来确保测试结论的有效性。9 试验项目9.1 外观检查测试方法和要求同IEC61215 10.1。9.2 EL检测9.2.1 目的EL（电致发光）检测的目的是通过向组件中通入电流，检查组件中潜在的隐裂、断栅、黑片等内部缺陷。9.2.2 程序将被测组件放置在不高于50lx的暗室中，用直流电源的正极与光伏组件的正极连接，负极与负极连接，

16、向光伏组件通入大小为标称最大功率点电流（2%）的反向电流，2s8s，利用红外相机拍摄组件的照片。9.3 最大功率点确定测试方法和要求同IEC61215 10.2。9.4 绝缘耐压试验测试方法和要求同IEC 61730-2 MST 16。9.5 湿漏电流试验测试方法和要求同IEC 61215 10.15。9.6 电气间隙和爬电距离测试方法和要求参见IEC61730.1中第9章，应当注意的是，高海拔条件下的电气间隙限值应根据特定海拔高度所对应的倍增系数进行修正，详见表1。表1 电气间隙的海拔修正系数海拔/m正常气压/kPa电气间隙的倍增系数200080.01.00300070.01.1440006

17、2.01.29500054.01.48600047.01.70700041.01.95800035.52.25900030.52.621000026.53.029.7 旁路二极管热性能试验试验程序和要求参见IEC 61215 10.18中的相应规定，不同的是表面结温Tj测试过程中通入组件的短路电流值所对应的辐照强度由1000W/m2改为1100W/m2的测试数据。9.8 热斑耐久试验9.8.1 目的确定组件承受热斑加热效应的能力，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、内部连接失效、局部被遮光或被弄脏均会引起这种缺陷。9.8.2 装置1) 辐射源：自然阳光，或依据IEC60904

18、-9标准，不低于CBC等级的，辐照度能达到1100 W/m10%的稳态太阳模拟器。2) 组件I-V曲线测试仪。3) 电流测试设备4) 对试验太阳电池遮光增量为5%的不透明盖板。5) 一个适当的温度探测器。6) 依据IEC60904-9标准，不低于BBB等级的，辐照度范围8001000W/m的脉冲模拟器。7) 红外热像仪。9.8.3 程序a) 将不遮光的组件在辐照度800到1000Wm-2的光源下照射。这可以通过以下方式完成： 脉冲模拟器，在该模拟器下测试组件温度能够接近室温(255)。 稳态模拟器，在该模拟器下测试，开始测试之前，组件温度必须稳定在5以内。 自然阳光，在该条件下测试，开始测试之

19、前，组件温度必须稳定在5以内。在达到热稳定之后，测试组件的I-V特性并且确定最大功率点电流IMP1(初期性能 PMP1).b) 轮流遮挡每一块电池片，测试I-V曲线并且准备一系列曲线图，如图2所示。图2 不同电池片被完全遮挡情况下的组件I-V特性c) 选取一块靠近边缘的，有着最小并联电阻和最大漏电流的电池片。d) 除了c)中挑选的电池片以外，再选取两片有着最小并联电阻和最大漏电流的电池片。e) 对选取的电池片，通过下面的方法，确定的最坏的遮挡情况。 流经电池片的电流是否是可接受的，测量电流的仪器是通过测试电池串来读取组件的短路电流值。按照程序a)将组件暴露于稳态光源下。遮挡每一片测试电池片，并

20、且按照程序a)哪种遮挡水平导致通过遮挡电池片的电流等于没遮挡电池片电流的IMP1。这便是那块电池片最差的遮挡情况。 流经电池片的电流是否是可接受的，取一组如图3中测试电池片不同遮挡程度的I-V曲线。确定最差的遮挡情况发生在，如图3中曲线c，遮挡后组件的最大功率点与遮挡前组件的IMP1重合（在最大功率点旁路二极管是打开的）。 轮流100%遮挡每一片选取的电池片，并且通过红外线热像仪测量电池片温度。将遮挡减少5%。如果温度下降则100%遮挡便是最差的遮挡情况。如果温度升高或者保持不变，继续减少5%遮挡直到温度不再下降。然后返回使用之前最严重的遮挡程度。注：对于串联-并联情况，如果当选取电池片被完全

21、遮挡情况下，旁路二极管没有打开，那么最严重的热斑状态就是完全遮挡电池片。如果当选取电池片被完全遮挡情况下，旁路二极管打开了，使用第二或第三条准则来确定最严重的遮挡状态。f) 选取在程序中选取的电池片。当100%遮挡时，使用红外热像仪确定电池片中最热的点。按照e）遮挡那块电池片至最差的情况。如果可能确保最热的点在辐照区域内。g) 在1100W/m10%辐照度下暴晒组件。该实验将会让组件温度5010范围内变化。h) 保持完全暴晒状态持续一个小时。i) 针对在d)中选取的另外两片电池片重复e) 至h）实验。图3 测试电池片在不同遮挡程度下组件的I-V特性9.8.4 最后测试重复9.1、9.3和9.4

22、的试验。9.8.5 试验要求 无第6章中规定的严重外观缺陷，特别应注意检查有无焊料融化,外壳开裂,分层,灼烧等现象。如果电池片外观出现缺陷,但未达到严重外观缺陷的程度，则应在另外两个电池片上重复试验。如果这两个电池片在试验后没有出现外观缺陷，则认定该组件通过热斑试验。 绝缘耐压试验应满足初始试验同样的要求。 组件最大功率的衰减不超过试验前测试值的5%。9.9 接地连续性试验 测试方法和要求同IEC61730-2 MST 13。9.10 盐雾试验测试方法和要求同IEC 61701中第7章第10章中晶体硅组件部分及相关章节（最后测试中的湿漏电流试验只需要进行1次）。9.11 紫外预处理试验测试方法和要求参见IEC 61215 10.10，试验过程中组件的总累计辐照量由15kWhm-2增加至30kWhm-2。9.12 温度循环试验测试方法和要求参见IEC61215 10.11，通电条件下的温度循环次数由200次增加为300次。不通电条件下的循环次数由50次增加为100次。9.13 湿冻试验测试方法和要求参考IEC61215 10.12，不同之处在于湿冻循环次数由10次，增加至20次。9.14 机械载荷试验测试方法和要求参见IEC61215 10.16。不同之处在于10.16.3中向组件正面施加的压力更改为5400Pa，背面加压更改为3800Pa，步骤e)中循环次数由3次更改为4次。