中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范

JJF2061—2023

一級標準光伏組件校準規(guī)范

CalibrationSpecificationforPrimaryReferencePhotovoltaicModules

2023-06-30發(fā)布2023-12-30實施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

JJF2061—2023

目錄

引言

………………………(Ⅱ)

范圍

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

術(shù)語和定義

3……………(1)

概述

4……………………(2)

計量特性

5………………(2)

校準條件

6………………(2)

環(huán)境條件

6.1……………(2)

測量標準及其他設(shè)備

6.2………………(2)

校準項目和校準方法

7…………………(3)

校準項目

7.1……………(3)

校準前檢查

7.2…………(3)

光電性能校準

7.3………………………(3)

校準結(jié)果表達

8…………(4)

復校時間間隔

9…………(4)

附錄校準結(jié)果內(nèi)頁推薦格式

A………(5)

附錄校準原始記錄內(nèi)頁推薦格式

B…………………(6)

附錄校準結(jié)果不確定度評定示例

C…………………(8)

附錄標準光伏器件量值傳遞鏈示意圖

D……………(17)

Ⅰ

JJF2061—2023

引言

本規(guī)范依據(jù)國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則編制并按照

JJF1071—2010《》,

測量不確定度評定與表示的要求評定和表示測量不確定度

JJF1059.1—2012《》。

本規(guī)范為首次發(fā)布

。

Ⅱ

JJF2061—2023

一級標準光伏組件校準規(guī)范

1范圍

本規(guī)范適用于基于太陽模擬光源的標準測試條件下一級標準光伏組件的光電性能

,

校準其他測試條件下一級標準光伏組件的光電性能校準可參照執(zhí)行

。。

2引用文件

本規(guī)范引用了下列文件

:

太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語

GB/T2297—1989

光伏器件實測特性的溫度和輻照度校正方法

IEC60891I-V(Photovoltaicde-

vices-ProceduresfortemperatureandirradiancecorrectionstomeasuredI-Vcharacteris-

tics)

光伏器件第部分光伏電流電壓特性的測量

IEC60904-11:-(Photovoltaicde-

vices—Part1:Measurementofphotovoltaiccurrent-voltagecharacteristics)

光伏器件第部分標準光伏器件的要求

IEC60904-22:(Photovoltaicdevices—

Part2:Requirementsforreferencesolardevices)

光伏器件第部分標準光伏器件溯源鏈建立程序

IEC60904-44:

(Photovoltaicdevices—Part4:Photovoltaicreferencedevices-Proceduresfor

establishingcalibrationtraceability)

光伏器件第部分光伏器件測量中光譜失配修正的計算

IEC60904-77:(Pho-

tovoltaicdevices—Part7:Computationofthespectralmismatchcorrectionformeasure-

mentsofphotovoltaicdevices)

光伏器件第部分太陽模擬器性能分級

IEC60904-99:(Photovoltaicdevices—

Part9:Classificationofsolarsimulatorcharacteristics)

凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本規(guī)范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改單適用于本規(guī)范

,()。

3術(shù)語和定義

以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范

。

標準太陽電池

3.1referencesolarcell

用規(guī)定的標定方法標定過的太陽電池其標準測試條件下的短路電流標定值

,(/CV

值用作測量光源的輻照度

)。

注:參照等級定義(見附錄),本規(guī)范中標準太陽電池對應于量值傳遞鏈中“一

IEC60904-4D

級標準”等級。

一級標準光伏組件

3.2primaryreferencephotovoltaicmodule

以一級標準光伏器件通常為標準太陽電池為標準器校準的光伏組件

()。

1

JJF2061—2023

注:參照等級定義(見附錄),本規(guī)范中一級標準光伏組件對應于量值傳遞鏈中

IEC60904-4D

“二級標準”等級。

二級標準光伏組件

3.3secondaryreferencephotovoltaicmodule

以一級標準光伏組件為標準器校準的光伏組件

。

注:參照等級定義(見附錄),本規(guī)范中二級標準光伏組件對應于量值傳遞鏈中

IEC60904-4D

“工作標準”等級。

標準測試條件

3.4standardtestconditions;STC

總輻照度為2具有太陽光譜輻照度分布電池結(jié)溫的

1000W/m,AM1.5G,25℃

測試條件

。

正向掃描

3.5forwardscan

為獲得電流電壓I-V曲線由短路電流向開路電壓方向掃描

-(),。

注:正向掃描簡稱正掃。

反向掃描

3.6reversescan

為獲得電流電壓I-V曲線由開路電壓向短路電流方向掃描

-(),。

注:反向掃描簡稱反掃。

4概述

一級標準光伏組件是一種基于光伏效應可將太陽輻射直接轉(zhuǎn)化成電能且具有量

“”

值傳遞功能的光伏器件由若干單體太陽電池通過某種串并聯(lián)方式進行連接并經(jīng)膠

,、,

膜玻璃背板等封裝而成主要用于二級標準光伏組件光電性能校準測試過程中光

、、。、

伏組件測試儀的校準其量值溯源至一級標準光伏器件通常為標準太陽電池

,()。

5計量特性

短路電流I一般為相對不確定度不大于k

5.1sc:(1~20)A,2.5%(=2)。

開路電壓V一般為相對不確定度不大于k

5.2oc:(0.6~150)V,1.5%(=2)。

最大功率P一般為相對不確定度不大于k

5.3max:(4~1000)W,2.5%(=2)。

注:以上指標不適用于合格性判別,僅供參考。

6校準條件

環(huán)境條件

6.1

溫度

6.1.1:(25±2)℃。

相對濕度

6.1.2:≤75%。

其他條件環(huán)境清潔通風無影響儀器正常工作的電磁場機械振動光學暗

6.1.3:,、,

室條件

。

測量標準及其他設(shè)備

6.2

標準太陽電池滿足設(shè)計要求其標定值通過所述量

6.2.1:IEC60904-2,IEC60904-4

值傳遞方法校準不確定度優(yōu)于k用作測量光源的輻照度

,1.8%(=2),。

太陽模擬光源要求其光譜匹配度輻照度不均勻度和輻照度不穩(wěn)定度均需符

6.2.2:、

2

JJF2061—2023

合中所規(guī)定的級要求即與標準光譜輻照度相對分布

IEC60904-9:2020A+A+A+,

的光譜失配偏差不大于光源輻照度不均勻度不大于光源輻照度短期

±12.5%;±1%;

不穩(wěn)定度不大于光源輻照度長期不穩(wěn)定度不大于

±0.25%;±1%。

I-V曲線測試儀用于采集太陽模擬器的輻照條件下標準光伏組件所產(chǎn)生的電

6.2.3:

信號電流電壓測量最大允許誤差

,、±0.2%。

測溫儀用于測量一級標準光伏組件溫度可選用接觸式測溫儀或者紅外測溫

6.2.4:,

儀測量范圍涵蓋測量不確定度優(yōu)于k

,(20~30)℃,1℃(=2)。

7校準項目和校準方法

校準項目

7.1

本規(guī)范校準項目為下的短路電流開路電壓和最大功率

:STC、。

校準前檢查

7.2

檢查被校準光伏組件的外觀狀況清潔程度有無裂紋斑點氣泡和劃痕等

7.2.1,,、、

影響校準的缺陷

。

采用電致發(fā)光原理即測試方法檢查光伏組件中電池片是否存在肉眼無法

7.2.2EL,

觀察的隱裂虛焊斷柵等缺陷

、、。

光電性能校準

7.3

當標準太陽電池和被校準一級標準光伏組件的光譜失配因子大于應參

7.3.10.5%,

照對標準太陽電池值進行光譜失配修正將修正后的值作為

IEC60904-7CV,CV

2輻照度校準的依據(jù)光譜失配修正因子計算方法如下

1000W/m。:

λλ

22

EλSλλ×EλSλλ

λrefrefλsourcetest

1()()d1()()d

λλ

MMF=22(1)

∫EλSλλ×∫EλSλλ

λreftestλsourceref

1()()d1()()d

式中

:∫∫

光譜失配修正因子

MMF———;

S被校準光伏組件光譜響應度

test———;

S標準太陽電池光譜響應度

ref———;

E太陽模擬光源光譜輻照度分布

source———;

E標準太陽光譜輻照度分布

ref———AM1.5G。

注:積分波長范圍的選取需涵蓋被校準光伏組件和標準太陽電池的光譜響應波段。

將被校準光伏組件置于測試面內(nèi)保證光伏組件與標準太陽電池平行共面共

7.3.2,,

面度偏差小于平行度偏差小于并連接測試引線

1cm,1°,。

開啟并調(diào)節(jié)控溫裝置恒溫被校準光伏組件以上保證光伏組件各區(qū)域溫

7.3.3,2h,

差控制在范圍內(nèi)并且平均溫度維持在

1.0℃,(25.0±1.0)℃。

開啟電子負載箱和采集軟件分別以正掃IV和反掃VI方式測

7.3.4,(sc-oc)(oc-sc)

量光伏組件輸出I-V數(shù)據(jù)同時測量被校準光伏組件溫度和測試面內(nèi)輻照度依據(jù)

,,

所述方法對測得I-V數(shù)據(jù)進行修正獲得光伏組件下的關(guān)鍵光電

IEC60891STC,STC

參數(shù)利用如下公式計算正掃和反掃條件下測得最大功率值的偏差

。:

3

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PP

2×(r-f)

RD=PP×100%(2)

r+f

式中

:

正掃和反掃最大功率偏差

RD———;

P反掃測得最大功率

r———,W;

P正掃測得最大功率

f———,W。

如果大于則需要增加I-V曲線掃描時間直至兩種掃描方式測得最大

RD0.5%,,

功率偏差不大于

0.5%。

測試并記錄正掃和反掃所測得光電性能關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)短路電流I開路電壓

7.3.5(sc,

V最大功率P取正掃和反掃測量結(jié)果的平均值作為單次測量結(jié)果

oc,max),。

重復和所述過程次取次結(jié)果的平均值作為最終校準結(jié)果

7.3.67.3.47.3.53,3。

8校準結(jié)果表達

校準結(jié)果應在校準證書上反映校準證書應至少包括以下信息

。:

標題校準證書

a):“”;

實驗室名稱和地址

b);

進行校準的地點如果與實驗室的地址不同

c)();

證書的唯一性標識如編號每頁及總頁數(shù)的標識

d)(),;

客戶的名稱和地址

e);

被校對象的描述和明確標識

f);

進行校準的日期如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時應說明被校對象的

g),,

接收日期

;

如果與校準結(jié)果的有效性或應用有關(guān)時應對被校樣品的抽樣程序進行說明

h),;

校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識包括名稱及代號

i),;

本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明

j);

校準環(huán)境的描述

k);

校準結(jié)果及其測量不確定度的說明

l);

對校準規(guī)范的偏離的說明

m);

校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名職務或等效標識

n)、;

校準結(jié)果僅對被校太陽電池有效的聲明

o);

未經(jīng)實驗室書面批準不得部分復制證書的聲明

p),。

校準結(jié)果內(nèi)頁格式參照附錄格式上可依據(jù)實際情況做合理改動被校準一級標

A,。

準光伏組件的電性能參數(shù)如短路電流開路電壓和最大功率等數(shù)據(jù)應記入校準原始記

、

錄按附錄的格式給出

,B。

9復校時間間隔

建議復校時間間隔為年由于復校時間間隔的長短是由被校對象使用情況使用

1。、

者及其本身質(zhì)量等諸因素所決定的因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時

,

間間隔

。

4

JJF2061—2023

附錄A

校準結(jié)果內(nèi)頁推薦格式

證書編號

********-****

校準結(jié)果

標準光伏組件下電流電壓特性曲線

1.STC-

被測光伏組件電流電壓特性曲線如下圖所示

-:

標準光伏組件下關(guān)鍵光電參數(shù)

2.STC

被測光伏組件下關(guān)鍵光電參數(shù)校準結(jié)果如下

STC:

參數(shù)短路電流I開路電壓V最大功率P

sc/Aoc/Vmax/W

校準值

不確定度描述

3.:

短路電流UIk

rel(sc)=(=2);

開路電壓UVk

rel(oc)=(=2);

最大功率UPk

rel(max)=(=2)。

5

JJF2061—2023

附錄B

校準原始記錄內(nèi)頁推薦格式

記錄編號證書編號

::

標準光伏組件光電性能校準記錄

基本信息

B.1

客戶名稱

器件名稱型號規(guī)格

出廠編號生產(chǎn)廠家

客戶地址測試地址

不確定度證書有效期至

計量器具名稱測量范圍/證書編號

準確度等級

(YYYY-MM-DD)

依據(jù)技術(shù)規(guī)范

校準環(huán)境條件溫度相對濕度

::

校準日期年月日

:

人員校準員核驗員

::

光電性能參數(shù)校準數(shù)據(jù)記錄

B.2

標準光伏組件標準測試條件下關(guān)鍵光電參數(shù)校準

(STC)。

標準光伏組件下電流電壓特性曲線

B.2.1STC-

標準光伏組件下關(guān)鍵光電參數(shù)

B.2.2STC

6

JJF2061—2023

開路電壓V最大功率P

測量次數(shù)掃描方向短路電流Iocmax

sc/A

/V/W

正向

反向

1

平均值

1

正向

反向

2

平均值

2

正向

反向

3

平均值

3

取上述次校準結(jié)果的平均值作為最終校準結(jié)果如下表所示

3,。

參數(shù)短路電流I開路電壓V最大功率P

sc/Aoc/Vmax/W

校準值

校準不確定度

B.3

短路電流UIk

rel(sc)=(=2);

開路電壓UVk

rel(oc)=(=2);

最大功率UPk

rel(max)=(=2)。

7

JJF2061—2023

附錄C

校準結(jié)果不確定度評定示例

測量模型

C.1

標準光伏組件短路電流開路電壓和最大功率與各影響量函數(shù)關(guān)系均可表示如下

、:

yfxxxN

=(1,2,…,)(C.1)

相對合成標準不確定度計算公式

C.2

影響量主要包括測量重復性輻照度校準測試面輻照不均勻度標準太陽電池

:、、、

與光伏組件輻照不均勻度輻照長期不穩(wěn)定度被測組件溫度測量及溫度不均勻性太

、、、

陽模擬器電子箱電壓電流和功率測量準確度標準太陽電池與被測光伏組件平行度

、、、

標準太陽電池與被測光伏組件前后距離偏差測試端與組件接頭接觸電阻光伏組件的

、、

容性引起測試過程中磁滯效應

。

各影響量不相關(guān)且靈敏系數(shù)為相對不確定度為

,1,:

NN

2

u1uxiu2xi

rely==rel

()i=yi=()(C.2)

∑1∑1

不確定度來源及其標準不確定度評定

C.3

測量重復性引入相對標準不確定度u

C.3.1rel1

通過開關(guān)設(shè)備在不同時間段分別測量光伏組件的I-V特性每次測量分別采

,,,

用正掃反掃模式進行數(shù)據(jù)見表

、,C.1。

表C.1重復性測試數(shù)據(jù)

次數(shù)掃描方式IVP

sc/Aoc/Vmax/W

正掃

8.88337.893254.879

反掃

18.87337.888255.376

測量值

18.87837.891255.128

正掃

8.89137.882254.749

反掃

28.8837.875255.365

測量值

28.88637.879255.057

正掃

8.88537.865254.697

反掃

38.8737.859254.912

測量值

38.87837.862254.805

采用極差法利用下述公式計算次測量值的相對標準差

3:

XX

Smax-min

=XC(C.3)

·

8

JJF2061—2023

式中

:

X測量值最大值

max———;

X測量值最小值

min———;

X測量平均值

———;

C極差系數(shù)取為

———,1.69。

計算結(jié)果如下見表

C.2。

表C.2相對標準差數(shù)據(jù)

參數(shù)IVP

scocmax

S

0.09%0.08%0.13%

由于實際測量過程中通常次測試正反結(jié)果掃取平均值作為最終結(jié)果故重復性

,3,

SS

引入相對標準不確定度為u計算結(jié)果見表

rel1=n=,C.3。

3

表C.3重復性引入相對標準不確定度數(shù)據(jù)

參數(shù)IVP

scocmax

u

rel10.05%0.05%0.08%

輻照度校準引入的相對標準不確定度u

C.3.2rel2

標準太陽電池校準引入的相對標準不確定度u

C.3.2.1rel2.1

采用與被測光伏組件光譜響應度類似的標準太陽電池標定太陽模擬器的輻照度時

,

通過所描述的方法對標準太陽電池的光譜響應度測量計算得出

IEC60904-4DSR,

下的短路電流即標定值其校準擴展不確定度為Uk

STC,,rel=0.9%(=2),

u

rel2.1=0.45%。

標準太陽電池電學測量準確性引入相對標準不確定度u

C.3.2.2rel2.2

即太陽模擬器電子負載箱測量標準太陽電池短路電流值時電學測量偏差引入的不

,

確定度此電路測量準確性經(jīng)過太陽模擬器供應商出廠校準最大允許誤差在之

。,0.1%

內(nèi)判定為均勻分布標準太陽電池短路電流測量準確性引入的相對標準不確定度

。,:

u

rel2.2=0.1%/3≈0.06%。

標準太陽電池穩(wěn)定性引入相對標準不確定度u

C.3.2.3rel2.3

考核標準太陽電池在年校準周期內(nèi)校準值的變化情況標準太陽電池近年來

1,。3

校準最大偏差為判定為均勻分布標準太陽電池校準周期內(nèi)長期穩(wěn)定性引入

0.49%。,

的相對標準不確定度u

:rel2.3=0.49%/2/3≈0.14%。

標準太陽電池溫度偏差引入相對標準不確定度u

C.3.2.4rel2.4

考核標準太陽電池溫度控制偏差對其短路電流進而對輻照度校準的影響標準太

,。

陽電池溫度系數(shù)經(jīng)過校準短路電流溫度系數(shù)為實驗室品控可實現(xiàn)實際測

,0.05%/K。

試過程中保持判定為均勻分布由于標準太陽電池溫度偏差引入相

(25.0±1.0)℃。,

對標準不確定度u

:rel2.4=0.05%/3≈0.03%。

9

JJF2061—2023

標準太陽電池與被測組件光譜失配引入相對標準不確定度u

C.3.2.5rel2.5

光譜失配計算過程為測量標準太陽電池光譜響應度測量太陽模擬器光譜

:1);2)

分布測量被測組件光譜響應度或者與被測組件相同批次封裝電池片樣品光譜響應

;3)

度將光譜響應度數(shù)據(jù)太陽模擬器光譜數(shù)據(jù)及標準太陽光譜數(shù)據(jù)代入光

;4)、AM1.5G

譜失配因子計算公式計算光譜失配修正因子

(IEC60904-7),MMF:

λλ

22

EλSλλEλSλλ

λrefrefλsourcetest

1()()d1()()d

λλ

MMF=22(C.4)

∫EλSλλ∫EλSλλ

λreftestλsourceref

1()()d1()()d

式中

:∫∫

S被校準光伏組件光譜響應度

test———;

S標準太陽電池光譜響應度

ref———;

E太陽模擬光源光譜輻照度分布

source———;

E標準太陽光譜輻照度分布

ref———AM1.5G。

根據(jù)所測數(shù)據(jù)積累統(tǒng)計在實驗室所用太陽模擬器光譜分布條件下各被測光伏組

,,

件樣品與標準太陽電池標準器之間的光譜失配因子可限制在之間判定

(0.99~1.01),

為均勻分布故由于光譜失配引入的相對標準不確定度u

,:rel2.5=(1.01-0.99)/2/

3≈0.57%。

不確定度分量共同引入輻照度校準不確定度總結(jié)

C.3.2.1~C.3.2.5,C.3.2.1~

的合成不確定度判定輻照度合成不確