电池比对方案讨论201810-solarbe文库

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光伏电池校准实验室比对方案刘海涛 E-mail lhaitaomail.iee.ac.cn 中国科学院电工研究所 2018.10.24 目录 2 光伏量值体系介绍国际电池比对项目实验室比对方案讨论反馈意见 3 In-lab Cell Calibration Module Testing I-V measurementof PV String I-V measurementof Array In-lab On-site On-site ◼ 国内光伏量值不统一，光伏企业与实验室的标准光伏器件（电池、组件）分别来自国外不同的机构； ◼ 我国光伏实验室的电池、组件的电性能参数未能建立溯源 /传递关系； ◼ 企业与实验室的标准光伏器件（电池、组件）大多送至国外实验室进行校准或测试； ◼ 薄膜光伏组件（ CIGS, CdTe等）在实验室、现场的测量未建立统一的标准化检测方法市场现状企业实验室、在线检测光伏企业用户第三方光伏检测实验室国内各地区检测实验室 IEC61215 IEC61646 SI 光谱辐照度国家基准全辐照度国家基准世界辐射基准 WRR WMO NIM NIM 一级标准光伏电池二级标准光伏电池标准光伏组件 Calibration Lab ISO17025 IEC60904-2 绝对光谱辐照度测量装置光谱响应测量装置太阳光模拟器腔体辐射表 IEC60904-4 IEC60904-4 光伏量值溯源国际电池比对项目 5 ⚫ PEP’ 84 – ESTI host H. Ossenbrink et al, 18th IEEE PVSC, p.943, 1985 ⚫ PEP’ 87 Cells and modules – PTB host J. Metzdorf et al, 21st IEEE PVSC, p.952, 1990. ⚫ ASTM 1992 – NREL host C. Osterwald, 23rd IEEE PVSC, p.110, 1993 ⚫ PEP’ 93 Wide variety of cells – NREL host C.R. Osterwald et al, 25th IEEE PVSC, p.126, 1996 C.R. Osterwald et al, Progress in PV, 7, p.287-, 1999 ⚫ PEP’ 2000 WPVS Recalibration – NREL host Keith Emery, ” NREL tech. Rep. NREL/TP-520-27942, March 2000 ⚫ PEP’ 2005 WPVS Recalibration – PTB host S. Winter, et al, 31st IEEE PVSC, p.1011, 2005. Formal Cell Intercomparisons 6 国际电池比对项目 PEP’93 Si cell Isc Intercomparison 7 国际电池比对项目国际电池比对项目 Informal Intercomparison K. Emery, M. Meusel, R. Beckert, F. Dimroth, A. Bett and W. Warta, “Procedures for Evaluating Multijunction Concentrators”, Proc. 28th IEEE PVSC, Sept. 15-22, 2000, pp. 1126-1130. Fraunhofer ISE Ga0.35In0.65P/Ga0.83In0.17As 2000 Fraunhofer ISE NREL 国际电池比对项目 Arvid van der Heide, Stefan Winter, Keith Emery, and Wim Zaaiman, “Comparison Between Large Reference Cells Calibrated by ESTI-JRC, NREL and PTB, Performed at ECN“, Proc. 20th EU PVSEC, June, 2005. 2005 ESTI-JRC NREL PTB Informal Intercomparison 国际电池比对项目 2007 NREL Sandia ISE 2008 NREL ISE Informal Intercomparison 11 比对方案 ⚫ 比对目的为“光伏电池中国效率评定”项目进行国内光伏检测实验室能力筛选 ⚫ 比对对象二级标准光伏电池 ⚫ 依据文件国家质检总局 107号令计量比对管理办法 CNAS-GL0032018 能力验证样品均匀性和稳定性评价指南 CNAS-GL0022018 能力验证结果的统计处理和能力评价指南 ISO/IEC 17025 General requirements for competence of testing and calibration laboratories IEC 60904-12006 Photovoltaic devices-Part 1 Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics IEC 60904-2 2015RLV Photovoltaic devices-Part 2 Requirements for reference solar devices IEC 60904-42009 Photovoltaic devices-Part 4 Procedures for establishing the traceability of the calibration of photovoltaic reference devices IEC60904-82014 Photovoltaic devices - Part 8 Measurement of spectral responsivity of a photovoltaic PV device 12 比对方案 ⚫ 参比实验室要求序号项目要求 1 实验室资质要求是否是 ISO/IEC17025 2005标准认可的第三方检测实验室是□ 否□ 提供资质证书复印件 2 实验室比对最近 5年内是否参加过国际实验室间比对、能力验证活动是□ 否□ 提供文献资料复印件 3 标准光伏器件类型晶体硅电池晶硅电池加滤光片薄膜电池其他 4 实验室量值溯源提供实验室标准光伏器件量值溯源报告来源 Physikalisch Technische BundesanstaltPTB德国是□ Advanced Industrial Science and Technology AIST日本是□ National Renewable Energy Laboratory NREL美国是□ 其他机构 13 比对方案 ⚫ 参比实验室要求 5 实验室测试设备提供每个设备校准 /计量报告太阳模拟器（室内测试）设备厂家光源方向光照面积（ cm2）光谱辐照度等级辐照不均匀度等级辐照不稳定度等级光谱响应测试仪设备厂家波长范围 nm 光斑面积（ cm2） I-V测试系统设备厂家电压测量范围（ V）电压测量不确定度电流测量范围（ A）电流测量不确定度样品面积测试仪设备厂家测量范围 mm 测量不确定度其它设备描述 14 比对方案 ⚫ 参比实验室要求 6 实验室测量不确定度提供实验室测量不确定度报告不确定度来源标准不确定度值标准电池标定值不确定度标准电池温度系数引入的不确定度温度传感器测量不确定度光谱失配误差引入的不确定度模拟器不稳定度模拟器不均匀度电压测量引入的不确定度电流测量引入的不确定度样品面积测量不确定度其他扩展不确定度 Isc± Voc± Pmax± Im± Vm± Eff± 15 比对方案 ⚫ 参比实验室要求 7 测试方法描述提供详细的测试方法描述，至少包括以下信息测试原理简介 I-V测试测试扫描时间时间是否可调是□ 否□ 扫描方向 Isc Voc 是□ Voc Isc 是□ 光谱响应测试加盖掩膜是□ 否□加偏置光是□ 否□ 光谱失配因子 8 样品处理样品是否进行稳定性处理是□ 否□ 提供稳定性测试报告样品初始效率光老炼时间 kWh 样品稳定效率 16 比对方案 ⚫ 比对样品 -- 样品类型单晶 2块、多晶 2块、薄膜 4块 -- 样品来源专家委员会指定光伏企业进行定制加工 ,并统一编号样品编码电池片尺寸电池类型 ⚫ 样品使用注意事项比对样品使用时，要轻拿轻放，保持样品表面清洁，不得有划痕、磕碰及各种污染；比对样品贴有标识不得涂改。比对样品除进行正常比对实验外，不得作其它用途。测量结束后，比对样品放回比对样品箱，做好减震等防护措施。样品箱应安全存放，妥善保管，专人负责，避免遗失。 17 比对方案 ⚫ 样品稳定性样品传递过程中的稳定性参考 CNAS-GL003 2018能力验证样品均匀性和稳定性评价指南的规定进行监控。在样品传递的始末及期间进行稳定性测试。测试结果表明样品没有显著性变化，能够满足比对要求，比对计划才能进行。用 t检验法比较一个平均值与标准值 /参考值之间的差异。若 t＜显著性水平 α （通常 α0.05 ）自由度为 n-1的临界值 tαn-1，则平均值与标准值 /参考值之间无显著性差异。其中 x是 n次测量的平均值 u是标准值 /参考值 n是测量次数 S是 n次测量结果的标准偏差为了保证平均值和标准偏差的准确度， n≥6 18 比对方案 ⚫ 样品传递比对样品按参比实验室名单依次进行传递。每个实验室测试时间不多于 5个工作日，测试完毕后尽快将比对样品运送到下一个实验室。样品每传递两家实验室，返回制定实验室进行稳定性校验，稳定性满足要求后，样品继续传递。样品传递过程参比实验室 1 参比实验室 2 参比实验室 3 参比实验室 4 参比实验室稳定性校验稳定性校验专家委员会专家委员会 19 比对方案 ⚫ 样品交接和运输实验室收到比对样品后，应立即认真检查比对样品状况和数量，如实详细地填写附录 3比对样品接收单，当场核实比对样品状况和数量。实验室在比对样品发运之前，再次核实比对样品状况和数量，按照原包装方式进行包装，要求包装牢固，防震，确保比对样品不受挤压等外力作用产生破坏。并填写附录 4比对样品发送单。如遇到比对样品在交接，运输，使用过程中损坏，丢失等突发问题，组织单位、参比实验室与专家委员会应共同协商，做出相应的技术处理决定。 ⚫ 环境条件、实验装置及测量方法比对实验装置，实验室环境条件，测量方法均依据 IEC 60904-12006 Photovoltaic devices-Part 1 Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics，参比实验室应在原始记录对其作出详细描述。 20 比对方案 ⚫ 比对值比对值为标准光伏电池的短路电流 Isc。测量过程中参比实验室应同步填写附录 5 原始记录表，其中包括比对样品信息，实验装置信息，实验条件信息，实验数据信息。实验数据信息栏必须手写，机打无效，其它信息栏可机打。数据取 4位有效数字，按数据修约规则进行修约。参比实验室数据如有删改的，须在数据更改处盖章或签字。测试结束后，根据测试情况，填写附录 6测试结果上报单。 ⚫ 相关文档递交时间及形式测试完成当天，参比实验室将附录 1至附录 4的签字盖章扫描件，通过 E-mail发送至专家委员会。 21 比对方案 ⚫ 比对值本次比对计划的结果采用 En方法进行判定 ,▕ En▏ ≤1时为结果满意， ▕ En▏ ＞ 1时为结果不满意。 En 其中 X1 参比实验室测试结果 U1 参比实验室结果的扩展不确定度 X2 指定值（平均值） U2 指定值的扩展不确定度 2 2 2 1 21 UU XX − 22 比对方案 ⚫ 附录 -- 参比实验室清单 -- 作业指导书 -- 比对样品接收单 -- 比对样品发送单 -- 原始数据记录表 -- 测试结果上报单 23 反馈意见序号条款意见内容提出单位处理意见 1 3.2 2 比对方案中的比对值仅为太阳电池短路电流 Isc，由于本次比对主要为了后续电池效率评选，是否应增加电池功率 /效率的测试值比对广东质检院（张万辉）涉及到电池面积的测量，不建议增加效率的比对。 2 此外短路电流值可通过户外法、模拟器法、微分光谱响应法得出，是否应对本次比对方法进行限定不限定试验方法。在提交的文件中，将试验方法描述清楚即可。 3 3.1 1 本次比对测试样品是否涉及高效电池如果涉及，是否考虑增加 IEC 60904 Ed.3对模拟器进行评价 4 光谱响应测试是否需要提供溯源机构根据实验室测试方法，如果是相对光谱响应，则不需提供；若是绝对光谱响应，需提供。 24 反馈意见序号条款意见内容提出单位处理意见 5 3.1 1 增加“ 单多晶电池需提前进行光衰稳定处理，处理后单晶电池效率不小于 21，多晶电池效率不小于 19” 晶科能源（金浩）增加“比对样品稳定后的效率需满足光伏制造行业规范（ 2018年本）的最低要求” 6 是否需要在国际实验室，比如 Fraunholfer实验室进行标准片标定确认参考值本项目是实验室比对，不需要参考值 7 对比对的样品，建议面积不小于 2cm*2cm，且对稳定后的效率有一定的要求（考虑电容效应）采纳。特别是光衰的稳定性试验，可参考 LID标准，统一试验方法后进行。 8 薄膜电池由于其种类的多样性，性能不稳定性，测试方法的差异性，不建议作为比对样品；如确实需要作为比对样品，建议对相关薄膜电池进行长期稳定性试验验证，并对该电池类型的存储，运输等的环境温湿度、辐照度要求作明确规范无锡质检（胡旦）建议将薄膜电池作为比对样品。对薄膜电池的稳定性、存储、运输等作统一要求。问题讨论 ○ 样品来源，找哪个企业进行定制 ○ 薄膜电池类型、尺寸、封装要求 ○ 样品初始光衰的稳定性试验、薄膜电池的稳定性试验方法 ○ 其他 . 25