Einer, Einleitung: WarumIst IEC 60904-1 so wichtig?

Kernleistungsindikatoren bei der Entwicklung, Herstellung, Zertifizierung und dem Handel mit Photovoltaik-ProduktenMaximale Leistung (Pmax), Offenspannung (Voc), Kurzschlussstrom (Isc) und Füllfaktor (FF) stammen direkt aus der I-V-Eigenschaftskurve. Wenn die Messmethoden nicht einheitlich sind, werden die Daten, die von verschiedenen Laboren und Geräten gemessen werden, unvergleichlich sein und der Handel und der technische Austausch der gesamten Industrie in Chaos geraten.

Das Ziel der IEC 60904-1 ist:Spezifizieren Sie die Messmethoden, um sicherzustellen, dass in jedem Labor, das den Normen entspricht, die gleiche Probe getestet wird, sehr konsistente Ergebnisse erzieltEs ist.Die Leistungsmessungsgrundlage für nahezu alle anderen PV-Prüfnormen wie IEC 61215 (Beständigkeit der Komponenten) und IEC 61646 (Dünnfilmkomponenten) wird als „Standard in der Norm“ bezeichnet.

Zwei, Kernprüfungsbedingungen: Standardprüfbedingungen (STC)

Die Messungen nach IEC 60904-1 müssenStandardprüfbedingungen (Standardprüfbedingungen (STC)Dies ist der Basispunkt für den Vergleich aller Daten. STC ist definiert als:

·Strahlungsgrad (Strahlung): 1000 W/m²

·Batterietemperatur (Zelltemperatur): 25°C

·Spektrum (Spektrum): AM 1.5G(Die Atmosphäre ist1,5 des weltweiten Standardspektrums)

Interpretation der Punkte:

1. Batterietemperatur Umgebungstemperatur:Die Standard-Anforderung lautet ausdrücklich, dass die „Batteriefrosttemperatur“ 25 °C beträgt. Bei praktischen Tests erzeugt das Bauteil während der Arbeit Wärme, die in der Regel höher als die Umgebungstemperatur ist. Daher müssen Tests in der Regel auf einer Temperaturplattform durchgeführt werden und in Echtzeit über einen Temperatursensor auf 25 °C überwacht und korrigiert werden.

2. Spektrale Übereinstimmung:Das Spektrum der Simulatorlichtquelle muss in hohem Maße mit dem AM 1.5G-Standardspektrum übereinstimmen. Spektrale Disparitionen sind eine der Hauptquellen für Messfehler. Der Standard wird durch die Spektralübereinstimmung (Spectral Match) eingeschränkt und erfordert eine Übereinstimmung zwischen 0,75 und 1,25 in einem bestimmten Band.

3. Gleichmäßigkeit der Strahlung:Strahlungsungleichheit auf der Testebene kann zu Messfehlern führen, insbesondere bei großflächigen Komponenten. Die Norm verlangt eine zeitliche und räumliche Gleichmäßigkeit der Strahlung.

Drei, Kritische Geräteanforderungen und Kalibrierung

Solarsimulator (Solar Simulator)

Der Solarsimulator ist reproduziertSchlüsselausrüstung für die Bedingungen des "Lichts" in STC. Der Standard hat drei Schlüsselbewertungen:

·Spektrale Übereinstimmung (Spektrale Übereinstimmung):Wie oben erwähnt.

·Ungleichmäßigkeit der Strahlung (Nichteinheitlichkeit der Strahlung):Die Ungleichmäßigkeit im gesamten Testbereich sollte weniger als ±2% sein.

·Zeitliche Instabilität (Zeitliche Instabilität):Während der Messung sollte die Strahlungsschwankung weniger als ±1% sein.

Das Labor hat VorrangSimulator für höchste Messgenauigkeit.

4-Leiter-Messung (Kelvin Sensing)

Standard wird dringend empfohlenVierleitermessmethodeHolen Sie sichDie I-V-Kurve. Dies liegt daran, dass in der Testschaltung Leitungswiderstände und Kontaktwiderstände vorhanden sind, die bei der Messung großer Ströme einen erheblichen Druckabfall verursachen, was zu niedrigen Leistungsmesswerten führt.

·** Kraftleitungen (Force Lines): ** Verantwortlich für die Stromförderung, die einen dicken Drahtdurchmesser haben, um einen großen Strom zu tragen.

·** Sense Lines **, die für die Messung der Spannung verantwortlich sind, haben einen dünnen Leitungsdurchmesser und erkennen die tatsächliche Spannung direkt an beiden Enden des Geräts, um einen Druckabfall auf dem Leiter zu vermeiden.

Mit einer vierleitungsbasierten Messung wird eine Genauigkeit erzieltSchlüssel für Voc, Pmax und FF.

3. Temperaturregelung und Messung

·Temperaturkontrollplattform:Normalerweise handelt es sich um Metallplatten mit einer Kühlflüssigkeit, die die Probe schnell bei 25 °C stabilisieren kann. Die Gleichmäßigkeit der Oberflächentemperatur der Plattform ist von entscheidender Bedeutung.

·Temperatursensoren:Es muss ein kalibrierter, hochpräziser Sensor (z.B. PT100/1000) verwendet werden. Der Sensor sollte eng auf der Rückseite der Probe und so nah wie möglich an einer Stelle montiert werden, die die durchschnittliche Probentemperatur repräsentiert. Für Komponenten wird normalerweise ein Durchschnittswert mit mehreren Sensoren ermittelt.

Referenzgerät (Reference Device)

Da die direkte Messung der absoluten Beleuchtung sehr schwierig ist, wird in den Labors in der Regel verwendetKalibrierte ReferenzkomponentenBatterie (Referenzzelle/Modul)Zur Einstellung und Überwachung der Strahlungsintensität des Simulators bis zu 1000 W/m².

·Kalibrierung:Referenzgeräte müssen regelmäßig in Labore (z. B. NREL, ISE, ESTI usw.) geliefert werden, um nach höheren Standards kalibriert zu werden, um sicherzustellen, dass ihre Messwerte nach internationalen Normen zurückverfolgbar sind.

·Spektrale Antwortübereinstimmung:Idealerweise sollte die spektrale Reaktion des zu messenden Geräts und des Referenzgerätes möglichst konsistent sein, um Fehler (spektrale Dispassungsfehler), die durch die Abweichung des Simulatorspektrums von AM1.5G verursacht werden, zu reduzieren. Ist dies nicht konsistent, müssen Fehler berechnet und korrigiert werden.

Vier, Testprozesse und Datenverarbeitung

1. Vorbehandlung (Stabilisierung):Die Probe muss vor der Prüfung in der Nähe des STC oder gemäß den einschlägigen Normanforderungen ausreichend beleuchtet werden, um ihre Leistung zu stabilisieren.

2. Bedingungen festlegen:Mit Referenzgeräten wird die Strahlung des Simulators auf 1000 W/m² eingestellt. Stellen Sie die Plattform fest und stabilisieren Sie sie bei 25 °C (Wärmekopplung ist erforderlich, die tatsächliche Plattformtemperatur kann nicht 25 °C sein).

3. Messungen:Nach der Stabilität der Probentemperatur und der Stabilität der Strahlung wird ein schneller I-V-Scan durchgeführt. Die Scangeschwindigkeit sollte schnell genug sein, um eine Änderung der Gerätetemperatur während des Scans zu vermeiden.

4. Korrektur von Temperatur und Strahlung:Wenn die gemessenen Rohdaten (Iraw, Vraw) nicht bei einer genauen Temperatur von 25 °C und 1000 W/m2 erhalten werden, müssen sie nach den in der Norm angegebenen Formeln auf STC korrigiert werden.

oderStromkorrektur:Isc ist linear proportional zur Strahlung.

oderSpannungskorrektur:Voc ist mit der Temperaturnegativität korreliert (etwa -0,3 % / °C für Si).

5. Bericht:Der Abschlussbericht sollte die korrigierte I-V-Kurve enthalten und deutlich Voc, Isc, Pmax, Vmp, Imp, FF sowie die tatsächlichen Prüfbedingungen (Strahlung, Temperatur) anzeigen.

Fünf, Häufige Herausforderungen und Best Practices

·Spektrale Fehler:Dies ist die größte Fehlerquelle. Die Reaktionsstrategie besteht darin, Referenzgeräte zu verwenden, die mit der spektralen Reaktion der zu messenden Gerätetechnologie (z. B. Monokristallines Silizium, Polykristallines Silizium, CIGS, Perovskit) übereinstimmen.

·Temperaturregelung nicht erlaubt:Stellen Sie sicher, dass die Probe in gutem thermischen Kontakt mit der Temperaturplattform steht (mit Wärmeleitkleber) und geben Sie ausreichende Stabilitätszeit.

·Ungerechte Scangeschwindigkeit:Zu langsames Scannen kann zu einem Temperaturanstieg führen und zu schnelles Scannen kann zu einem kondensativen Effekt führen, der die Kurvenform beeinflusst. Die Scangeschwindigkeit muss entsprechend der Kapazität des Gerätes und der Leistung des Simulators optimiert werden.

·Ausrüstungskalibrierung:Erstellen Sie einen strengen regelmäßigen Kalibrierungsplan, der die Leistungsprüfung des Simulators, die Kalibrierung elektrischer Parameter (Multimeter, elektronische Last) und die Kalibrierung von Temperatursensoren umfasst.

Sechs, Zusammenfassung

IEC 60904-1 bietet eine gemeinsame Sprache und Maßstäbe für die Photovoltaik-Welt. Ein tiefes Verständnis der technischen Details und die strikte Einhaltung der Anforderungen an Geräte, Umgebung und Betriebsprozesse sind ein Weg, um zuverlässige, wiederholbare und vergleichbare optische Leistungsdaten zu erhalten. Mit dem Aufkommen neuer Technologien wie Typ n TOPCon, HJT und Perovskit werden höhere Anforderungen an die Prüfgenauigkeit gestellt, die Einhaltung der Grundprinzipien der IEC 60904-1 und das Verständnis ihrer physikalischen Bedeutung sind entscheidend für die Förderung technologischer Innovationen und die Gewährleistung eines fairen Handels auf dem Markt.