DB32∕T 3594—2019 晶体硅太阳电池热斑耐久性能试验方法(江苏省).pdf

ICS 27.160 F12 备案号： DB32 江苏省地方标准 DB32/T 35942019 晶体硅太阳电池热斑耐久性能试验方法 Test method for hot-spot endurability of crystalline silicon solar cells 2019 - 04 - 08 发布 2019 - 04 - 30 实施 江苏省市场监督管理局 发 布 DB32/T 35942019 I 前 言 本标准依据GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由无锡市市场监督管理局提出并归口。 本标准起草单位：国家太阳能光伏产品质量监督检验中心，江苏彩虹永能光伏科技有限公司。 本标准主要起草人：王美娟、胡旦、王亿、钦卫国、周挺。 DB32/T 35942019 1 晶体硅太阳电池热斑耐久性能试验方法 1 范围 本标准规定了晶体硅太阳电池热斑耐久性能的试验方法。 本标准适用于单晶硅、多晶硅太阳电池，也可用于经过封装，但电池的电路单独引出的样品。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 IEC 60904-1 光伏器件 第1部分：光伏电流电压特性的测量（Photovoltaic devices-Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics） IEC 60904-9 光伏器件 第9部分：太阳模拟器性能要求（Photovoltaic devices-Part 9: Solar simulator performance requirements） IEC 61215-2 地面用晶体硅光伏组件（PV）设计鉴定和定型 第2部分：试验程序（Terrestrial photovoltaic (PV) modules Design qualification and type approval Part 2: Test procedures) UL 1703 平面光伏电池板（Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels） 3 术语 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 太阳电池电压电流象限 the I-V quadrants of solar cell 以电压为x轴、电流为y轴，以光照条件下太阳电池吸收光功率对外输出电功率的工作区域为第一象限的二维平面，见图1。 图1 太阳电池电压电流象限 V I I V 一 二 三 四 一 二 三 四 a)光照条件下 b)无光照条件下 DB32/T 35942019 2 3.2 额定串联电池数 rated series cell number (s) 光伏组件中一个旁路二极管并联的电池数量最大值。 3.3 额定反向电压 rated reverse voltage （Vrr） 在标准测试条件下， 光伏组件中一块电池被完全遮挡时承受的最大反向电压值。 这个值和组件的开路电压Voc有关。在全串联组件中，总电池数量为n，则定义Vrr = Voc/n(s-1)。 4 试验原理 根据IEC 61215-2，当组件中的一块或一组电池被遮光或损坏时，它能产生的最大光生电流（该片电池的短路电流） 小于所在串联电路的工作电流。 若此时该电池的某一部分温度高于周围正常工作的电池的温度，则把这种加热效应称为“热斑效应”。此时太阳电池工作在第二象限，电压处于反向偏置状态，消耗功率。串联电池构成的组件在热斑状态时电池工作示意图见附录A。组件中电池被遮挡的几种形式见附录B。 本标准的试验方法参考了UL1703热斑耐久性试验方法。通过恒压直流电源对电池施加额定反向电压，使电池处于反向偏置状态，观察电池在稳定光照条件下的发热情况。 5 仪器设备 a) 可调恒压直流电源及电压测量装置，精度不低于 0.05 V； b) 红外热成像仪； c) 太阳光模拟器，满足 IEC 60904-9 所规定的 AAA 级的要求； d) 根据 IEC 60904-1，测量电池电流-电压特性的设备； e) 稳态太阳模拟器，满足 IEC 60904-9 所规定的 BBB 级或更高级别的要求； f) 合适的温度探测器（如热电偶）及温度记录设备，采样间隔 5 s 或更短； g) 19 mm 厚，盖有一层白薄纸的松木板； h) 焊带、汇流条及焊接用具。 注：建议配置电池电致发光(EL)检测设备。 6 试验步骤 试验步骤如下： a) 按 IEC 60904-1 的规定，在标准试验条件下（温度 25 2 ，辐照度 1000 W/m2 100 W/m2），测量电池的电流-电压特性； b) 根据额定反向电压 Vrr，在暗环境下测量电池的反向电流-电压特性； c) 用四线法焊接电池，引出电池的正极和负极； d) 在焊接后的电池上重复 a)、b)试验。若焊接后在 Vrr处的漏电流比原先提高 10%以上，则需要重新更换电池进行试验； DB32/T 35942019 3 e) 将焊接好的电池放置在盖有一层白薄纸的松木板上，施加额定反向电压（试验时环境温度不超过 50 ）。待温度稳定后（2 min 内变化小于 1 ）用红外热像仪拍摄记录，并在温度最高点处作标记； f) 将温度探测器附着在电池温度最高点的背面，开启温度记录设备； g) 将电池放置在 1000 W/m2 100 W/m2辐照下，同时施加额定反向电压，持续 1 h，结束后用红外热像仪拍摄记录此时电池的发热情况； h) 进行外观检查，并重复 a)的试验。 注1：建议在试验前、后对电池拍摄 EL 图像； 注2：对于已经封装的电池，可省略相应步骤； 注3：若发生失效，可降低额定串联电池数和额定反向电压，重新进行测试。 7 试验结果 记录以下试验结果： a) 试验结束后，记录电池的最高温度，检查电池是否有开裂、焊接熔化的迹象；检查白薄纸和松木板有无烧焦或起火的现象；对于层压件，检查有无鼓包或封闭失效。 b) 在试验步骤 h）进行的电流-电压特性测量是为了确认电池在热斑耐久试验后仍具有光伏器件的电学特性，该测试结果不作为功率损失通过或失败的要求。 DB32/T 35942019 4 附 录 A （资料性附录） 图 A.1 串联电池构成的组件在热斑状态时电池工作示意图 图A.1描述了由一组串联电池构成的光伏组件的热斑效应。该组件中电池Y被部分遮光，Y消耗的功率等于组件电流与Y两端形成的反向电压的乘积。对任意辐照度水平，电池在短路时消耗的功率最大，此时加于Y的反向电压等于组件中其余(s-1)个电池产生的电压。 在图A.1中用Y的反向I-V曲线和(s-1)个电池的正向I-V曲线的映象的交点处的阴影矩形来表示消耗功率。 图A.1 串联组件热斑状态时电池工作点示意图 IMP V (s-1)只电池 组件 Y 电池消耗的功率 Y 电池 DB32/T 35942019 5 B A 附 录 B （资料性附录） 图 B.1 组件中电池被遮挡的形式 图B.1 列出了组件中电池被遮挡的几种可能的形式：(a)未被遮挡；(b)部分“全遮”；(c)整体“半透光”；(d)部分“半透光”；(e)部分“全遮”部分“半透光”，见图B.1。 图B.1 组件中电池被遮挡的几种可能的形式 _ (e) (d) (c) (b) (a)