双面电池组件I-V测试方法问世 促进N型双面组件商业化应用

近年来，随着N型双面电池等高效发电技术兴起，以中来光电为首的国内领先光伏企业纷纷布局这一极具潜力的先进技术。然而，由于其双面发电的特性，既有来自正面的输出功率，也有来自背面的，因此目前国际上还未出现统一标准的测试方法。如何准确标定双面电池组件的功率，便成了当下的难点：一方面是因为买卖双方在功率标定上存在较大分歧，严重制约了该产品的商业化路线;另一方面，双面组件功率的最终标称取值直接影响终端电站的系统设计。

为了解决这一棘手的难题，TÜV NORD、国家光伏检测中心、中来光电与招商新能源四方强强联手，经过长时间户外测试及实验室研究验证，收集汇整了大量一手数据，并经过反复的研讨论证，最终于4月19日联合发布了双面电池组件I-V测试方法。该测试方法包括测试条件，测试方法及流程，组件铭牌标称要求，测试报告等内容。同时，针对不同背景的安装场地，该标准还提出了相应的规范推荐值。

本标准起草单位：

杭州汉德质量认证服务有限公司(TÜV NORD)

国家太阳能光伏产品质量监督检验中心(CPVT)

泰州中来光电科技有限公司

招商新能源集团有限公司

本标准参编单位：

苏州盛康光电有限公司

晋能清洁能源科技有限公司

以下为双面组件功率测试方法：

双面光伏组件电流-电压特性测试方法

1.范围

本范规定了在模拟太阳光下，双面发电光伏组件的术语和定义、测试条件、参数、测试方法、数据处理和测试报告和组件铭牌规范等。

本规范适用于双面发电光伏组件的电性能参数测试。

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 60891: Photovoltaic devices – Procedures for temperature and irradiance corrections to 111 measured I-V characteristics

IEC 60904-1: Photovoltaic devices – Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage 113 characteristics

IEC 60904-2: Photovoltaic devices – Part 2: Requirements for reference solar devices

IEC 60904-3: Photovoltaic devices – Part 3: Measurement principles for terrestrial 116 photovoltaic (PV) solar devices with reference spectral irradiance data

IEC 60904-4: Photovoltaic devices – Part 4: Reference solar devices - Procedures for 118 establishing calibration traceability

IEC 60904-7: Photovoltaic devices – Part 7: Computation of the spectral mismatch correction 120 for measurements of photovoltaic devices

IEC 60904-8: Photovoltaic devices – Part 8: Measurement of spectral responsivity of a 122 photovoltaic (PV) device

IEC 60904-9: Photovoltaic devices – Part 9: Solar simulator performance requirements

IEC 60904-10: Photovoltaics - Part 10: Methods of linearity measurement

IEC 61836: Solar photovoltaic energy systems – Terms, definitions and symbols

3.术语及定义

IEC 61836界定的及下列术语和定义适用于本规范。

3.1.双面光伏组件 Bifacial PV module

正反两面都能将光能转换为电能的光伏组件。通常双面发电光伏组件的双面发电特性使其比单面发电光伏组件发出更多的电能。

1.1.双面因子 Bifaciality

在STC 条件测量下，双面发电光伏组件背面短路电流与组件正面短路电流的比值。

4.总则

IEC 60904-1中描述了单面光伏组件的电流-电压特性测试方法，双面光伏组件的电流-电压特性测试方法基于相同的基本原则，但是增加以下方面的要求。

基于单面光伏组件的测试原则，本测试方法描述了双面光伏组件光伏电流-电压特性测试方法中增加的原则，要求和测试步骤。因此除了本标准中明确修改的地方，IEC 60904-1中的规定对双面光伏组件的测试也是有效的。

5.测试条件

5.1.测试设备

测量双面发电光伏组件电性能参数的测试设备要求如下：

a) 太阳模拟器：用于测量组件的太阳模拟器，要求最高光照强度可达1100W/m2，同时此辐照度下满足IEC 60904-9 中规定的AAA级要求，光照面积大于组件面积。

b) 标准组件：标准光伏组件，满足IEC60904-2和60904-4规定的一级标准组件的要求。

c) 双面光伏组件满足IEC60904-10短路电流随辐照度的线性关系要求。

d) 非反射背景：要求在组件光谱响应波长范围内反射率低于7%，须采用与组件同样标准的光谱仪进行反射率的测量。反射背景能够与被测组件吻合，与遮挡面充分接触。

e) 测试平台：包括测试支架或轨道，使测试样品与标准器件在与入射光线垂直的相同平面。

f) 温度测试仪：用于探测组件温度，要求精度±1℃。

5.2.测试环境

温度为：25±2℃。

相对湿度：50±20%。

5.3.参数

5.3.1.双面因子 Bifaciality(BiFi)

在STC条件下双面光伏组件正面和背面分别单独测试，背面的短路电流与正面短路电流的比值。不同组件之间的双面发电比率反映双面发电性能的差异。

式中：

BiFi—双面因子，评价组件背面相对于正面的发电能力，一般用百分数表示

Iscfront—STC条件下组件背面有效遮挡，正面测得的短路电流值

Iscrear—STC条件下组件正面有效遮挡，背面测得的短路电流值

在上述计算过程中应该根据IEC 60904-7校正光谱。

5.3.2.背面反射系数 R

R=10%—光伏组件背面使用环境的反射率

5.3.3.反射补偿电流Isccomp

Isccomp=Iscfront + R*Iscrear=Iscfront+0.1*BiFi*Iscfront=(1+0.1*BiFi)*Iscfront (2)

5.3.4.反射补偿辐照度Gcomp

Gcomp= (1+0.1*BiFi)*1000W/m2 (3)

反射补偿辐照度Gcomp下产生Isccomp等值电流。

6.双面光伏组件参数测试步骤

双面光伏组件、非反射背景和支架示意图

a) 按图所示，将选定的双面发电光伏组件正面朝向光源放置在太阳模拟器上。

g) 组件背面非反射背景遮挡，双面组件正面STC(G = 1000 W/m2，25℃)条件下照射，测试正面的短路电路Iscfront。

h) 组件正面非反射材料遮挡，双面组件背面STC(G = 1000 W/m2，25℃)条件下照射，测试背面的短路电路Iscrear。

i) 根据公式(1)计算双面因子BiFi。

j) 根据公式(3)计算反射补偿辐照度Gcomp。

k) 背面非反射背景材料遮挡，组件正面在Gcomp条件下，测试双面光伏组件的电流-电压特性，满足电流值与Isccomp相当。

双面光伏组件的双面因子的测量和电路-电压特性的测量

7.双面光伏组件的光伏电流-电压测量

根据IEC60904-7，调整太阳光模拟器辐照强度，使辐照有效强度满足双面光伏组件的的辐照度Gcomp,太阳光模拟器的等级满足IEC 60904-9辐照等级，双面光伏组件背面采用非反射背景材料遮挡，辐照强度Gcomp，25℃温度下，测试双面光伏组件的光伏电流-电压特性。

6.报告及铭牌要求

1.4.测试报告要求

根据ISO/IEC 17025的规范要求，测试机构需要出具电流-电压测试报告，测试报告应至少包含以下信息：

a) 测试条件，AM1.5，温度25℃

l) 双面因子Bifaciality (BiFi)

m) 反射补偿辐照度Gcomp= (1+0.1*BiFi)*1000W/m2

n) 双面组件的在Gcomp电性能数据，Isc, Voc, Pmax, Fill factor

o) 测试不确定度

1.2.铭牌要求

a) 测试条件，AM1.5，温度25℃，反射补偿辐照度Gcomp= (1+0.1*BiFi)*1000W/m2

p) 双面因子Bifaciality (BiFi)

q) 双面组件的在Gcomp辐照下电性能数据，Isc, Voc, Pmax, Fill factor

r) 功率公差

9.对于不同的安装背景，背面反射系数R参考值规定

R=10%适用土壤，沙地，砂石，水面，草地，水泥地等反射率小于35%的安装背景。

R=20% 适用于铝箔，浅色地表等反射率在35%~75%的安装背景。

R=30%适用于雪地，白色背景等反射率大于75%的安装背景。