JJF2061-2023一级标准光伏组件校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF2061—2023

一级标准光伏组件校准规范

CalibrationSpecificationforPrimaryReferencePhotovoltaicModules

2023-06-30发布2023-12-30实施

国家市场监督管理总局发布

JJF2061—2023

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和定义

3……………(1)

概述

4……………………(2)

计量特性

5………………(2)

校准条件

6………………(2)

环境条件

6.1……………(2)

测量标准及其他设备

6.2………………(2)

校准项目和校准方法

7…………………(3)

校准项目

7.1……………(3)

校准前检查

7.2…………(3)

光电性能校准

7.3………………………(3)

校准结果表达

8…………(4)

复校时间间隔

9…………(4)

附录校准结果内页推荐格式

A………(5)

附录校准原始记录内页推荐格式

B…………………(6)

附录校准结果不确定度评定示例

C…………………(8)

附录标准光伏器件量值传递链示意图

D……………(17)

Ⅰ

JJF2061—2023

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则编制并按照

JJF1071—2010《》,

测量不确定度评定与表示的要求评定和表示测量不确定度

JJF1059.1—2012《》。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF2061—2023

一级标准光伏组件校准规范

1范围

本规范适用于基于太阳模拟光源的标准测试条件下一级标准光伏组件的光电性能

,

校准其他测试条件下一级标准光伏组件的光电性能校准可参照执行

。。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

太阳光伏能源系统术语

GB/T2297—1989

光伏器件实测特性的温度和辐照度校正方法

IEC60891I-V(Photovoltaicde-

vices-ProceduresfortemperatureandirradiancecorrectionstomeasuredI-Vcharacteris-

tics)

光伏器件第部分光伏电流电压特性的测量

IEC60904-11:-(Photovoltaicde-

vices—Part1:Measurementofphotovoltaiccurrent-voltagecharacteristics)

光伏器件第部分标准光伏器件的要求

IEC60904-22:(Photovoltaicdevices—

Part2:Requirementsforreferencesolardevices)

光伏器件第部分标准光伏器件溯源链建立程序

IEC60904-44:

(Photovoltaicdevices—Part4:Photovoltaicreferencedevices-Proceduresfor

establishingcalibrationtraceability)

光伏器件第部分光伏器件测量中光谱失配修正的计算

IEC60904-77:(Pho-

tovoltaicdevices—Part7:Computationofthespectralmismatchcorrectionformeasure-

mentsofphotovoltaicdevices)

光伏器件第部分太阳模拟器性能分级

IEC60904-99:(Photovoltaicdevices—

Part9:Classificationofsolarsimulatorcharacteristics)

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范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规范

,()。

3术语和定义

以下术语和定义适用于本规范

。

标准太阳电池

3.1referencesolarcell

用规定的标定方法标定过的太阳电池其标准测试条件下的短路电流标定值

,(/CV

值用作测量光源的辐照度

)。

注:参照等级定义(见附录),本规范中标准太阳电池对应于量值传递链中“一

IEC60904-4D

级标准”等级。

一级标准光伏组件

3.2primaryreferencephotovoltaicmodule

以一级标准光伏器件通常为标准太阳电池为标准器校准的光伏组件

()。

1

JJF2061—2023

注:参照等级定义(见附录),本规范中一级标准光伏组件对应于量值传递链中

IEC60904-4D

“二级标准”等级。

二级标准光伏组件

3.3secondaryreferencephotovoltaicmodule

以一级标准光伏组件为标准器校准的光伏组件

。

注:参照等级定义(见附录),本规范中二级标准光伏组件对应于量值传递链中

IEC60904-4D

“工作标准”等级。

标准测试条件

3.4standardtestconditions;STC

总辐照度为2具有太阳光谱辐照度分布电池结温的

1000W/m,AM1.5G,25℃

测试条件

。

正向扫描

3.5forwardscan

为获得电流电压I-V曲线由短路电流向开路电压方向扫描

-(),。

注:正向扫描简称正扫。

反向扫描

3.6reversescan

为获得电流电压I-V曲线由开路电压向短路电流方向扫描

-(),。

注:反向扫描简称反扫。

4概述

一级标准光伏组件是一种基于光伏效应可将太阳辐射直接转化成电能且具有量

“”

值传递功能的光伏器件由若干单体太阳电池通过某种串并联方式进行连接并经胶

,、,

膜玻璃背板等封装而成主要用于二级标准光伏组件光电性能校准测试过程中光

、、。、

伏组件测试仪的校准其量值溯源至一级标准光伏器件通常为标准太阳电池

,()。

5计量特性

短路电流I一般为相对不确定度不大于k

5.1sc:(1~20)A,2.5%(=2)。

开路电压V一般为相对不确定度不大于k

5.2oc:(0.6~150)V,1.5%(=2)。

最大功率P一般为相对不确定度不大于k

5.3max:(4~1000)W,2.5%(=2)。

注:以上指标不适用于合格性判别,仅供参考。

6校准条件

环境条件

6.1

温度

6.1.1:(25±2)℃。

相对湿度

6.1.2:≤75%。

其他条件环境清洁通风无影响仪器正常工作的电磁场机械振动光学暗

6.1.3:,、,

室条件

。

测量标准及其他设备

6.2

标准太阳电池满足设计要求其标定值通过所述量

6.2.1:IEC60904-2,IEC60904-4

值传递方法校准不确定度优于k用作测量光源的辐照度

,1.8%(=2),。

太阳模拟光源要求其光谱匹配度辐照度不均匀度和辐照度不稳定度均需符

6.2.2:、

2

JJF2061—2023

合中所规定的级要求即与标准光谱辐照度相对分布

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

的光谱失配偏差不大于光源辐照度不均匀度不大于光源辐照度短期

±12.5%;±1%;

不稳定度不大于光源辐照度长期不稳定度不大于

±0.25%;±1%。

I-V曲线测试仪用于采集太阳模拟器的辐照条件下标准光伏组件所产生的电

6.2.3:

信号电流电压测量最大允许误差

,、±0.2%。

测温仪用于测量一级标准光伏组件温度可选用接触式测温仪或者红外测温

6.2.4:,

仪测量范围涵盖测量不确定度优于k

,(20~30)℃,1℃(=2)。

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

本规范校准项目为下的短路电流开路电压和最大功率

:STC、。

校准前检查

7.2

检查被校准光伏组件的外观状况清洁程度有无裂纹斑点气泡和划痕等

7.2.1,,、、

影响校准的缺陷

。

采用电致发光原理即测试方法检查光伏组件中电池片是否存在肉眼无法

7.2.2EL,

观察的隐裂虚焊断栅等缺陷

、、。

光电性能校准

7.3

当标准太阳电池和被校准一级标准光伏组件的光谱失配因子大于应参

7.3.10.5%,

照对标准太阳电池值进行光谱失配修正将修正后的值作为

IEC60904-7CV,CV

2辐照度校准的依据光谱失配修正因子计算方法如下

1000W/m。:

λλ

22

EλSλλ×EλSλλ

λrefrefλsourcetest

1()()d1()()d

λλ

MMF=22(1)

∫EλSλλ×∫EλSλλ

λreftestλsourceref

1()()d1()()d

式中

:∫∫

光谱失配修正因子

MMF———;

S被校准光伏组件光谱响应度

test———;

S标准太阳电池光谱响应度

ref———;

E太阳模拟光源光谱辐照度分布

source———;

E标准太阳光谱辐照度分布

ref———AM1.5G。

注:积分波长范围的选取需涵盖被校准光伏组件和标准太阳电池的光谱响应波段。

将被校准光伏组件置于测试面内保证光伏组件与标准太阳电池平行共面共

7.3.2,,

面度偏差小于平行度偏差小于并连接测试引线

1cm,1°,。

开启并调节控温装置恒温被校准光伏组件以上保证光伏组件各区域温

7.3.3,2h,

差控制在范围内并且平均温度维持在

1.0℃,(25.0±1.0)℃。

开启电子负载箱和采集软件分别以正扫IV和反扫VI方式测

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

量光伏组件输出I-V数据同时测量被校准光伏组件温度和测试面内辐照度依据

,,

所述方法对测得I-V数据进行修正获得光伏组件下的关键光电

IEC60891STC,STC

参数利用如下公式计算正扫和反扫条件下测得最大功率值的偏差

。:

3

JJF2061—2023

PP

2×(r-f)

RD=PP×100%(2)

r+f

式中

:

正扫和反扫最大功率偏差

RD———;

P反扫测得最大功率

r———,W;

P正扫测得最大功率

f———,W。

如果大于则需要增加I-V曲线扫描时间直至两种扫描方式测得最大

RD0.5%,,

功率偏差不大于

0.5%。

测试并记录正扫和反扫所测得光电性能关键参数数据短路电流I开路电压

7.3.5(sc,

V最大功率P取正扫和反扫测量结果的平均值作为单次测量结果

oc,max),。

重复和所述过程次取次结果的平均值作为最终校准结果

7.3.67.3.47.3.53,3。

8校准结果表达

校准结果应在校准证书上反映校准证书应至少包括以下信息

。:

标题校准证书

a):“”;

实验室名称和地址

b);

进行校准的地点如果与实验室的地址不同

c)();

证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识

d)(),;

客户的名称和地址

e);

被校对象的描述和明确标识

f);

进行校准的日期如果与校准结果的有效性和应用有关时应说明被校对象的

g),,

接收日期

;

如果与校准结果的有效性或应用有关时应对被校样品的抽样程序进行说明

h),;

校准所依据的技术规范的标识包括名称及代号

i),;

本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明

j);

校准环境的描述

k);

校准结果及其测量不确定度的说明

l);

对校准规范的偏离的说明

m);

校准证书或校准报告签发人的签名职务或等效标识

n)、;

校准结果仅对被校太阳电池有效的声明

o);

未经实验室书面批准不得部分复制证书的声明

p),。

校准结果内页格式参照附录格式上可依据实际情况做合理改动被校准一级标

A,。

准光伏组件的电性能参数如短路电流开路电压和最大功率等数据应记入校准原始记

、

录按附录的格式给出

,B。

9复校时间间隔

建议复校时间间隔为年由于复校时间间隔的长短是由被校对象使用情况使用

1。、

者及其本身质量等诸因素所决定的因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时

,

间间隔

。

4

JJF2061—2023

附录A

校准结果内页推荐格式

证书编号

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

校准结果

标准光伏组件下电流电压特性曲线

1.STC-

被测光伏组件电流电压特性曲线如下图所示

-:

标准光伏组件下关键光电参数

2.STC

被测光伏组件下关键光电参数校准结果如下

STC:

参数短路电流I开路电压V最大功率P

sc/Aoc/Vmax/W

校准值

不确定度描述

3.:

短路电流UIk

rel(sc)=(=2);

开路电压UVk

rel(oc)=(=2);

最大功率UPk

rel(max)=(=2)。

5

JJF2061—2023

附录B

校准原始记录内页推荐格式

记录编号证书编号

::

标准光伏组件光电性能校准记录

基本信息

B.1

客户名称

器件名称型号规格

出厂编号生产厂家

客户地址测试地址

不确定度证书有效期至

计量器具名称测量范围/证书编号

准确度等级

(YYYY-MM-DD)

依据技术规范

校准环境条件温度相对湿度

::

校准日期年月日

:

人员校准员核验员

::

光电性能参数校准数据记录

B.2

标准光伏组件标准测试条件下关键光电参数校准

(STC)。

标准光伏组件下电流电压特性曲线

B.2.1STC-

标准光伏组件下关键光电参数

B.2.2STC

6

JJF2061—2023

开路电压V最大功率P

测量次数扫描方向短路电流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

取上述次校准结果的平均值作为最终校准结果如下表所示

3,。

参数短路电流I开路电压V最大功率P

sc/Aoc/Vmax/W

校准值

校准不确定度

B.3

短路电流UIk

rel(sc)=(=2);

开路电压UVk

rel(oc)=(=2);

最大功率UPk

rel(max)=(=2)。

7

JJF2061—2023

附录C

校准结果不确定度评定示例

测量模型

C.1

标准光伏组件短路电流开路电压和最大功率与各影响量函数关系均可表示如下

、:

yfxxxN

=(1,2,…,)(C.1)

相对合成标准不确定度计算公式

C.2

影响量主要包括测量重复性辐照度校准测试面辐照不均匀度标准太阳电池

:、、、

与光伏组件辐照不均匀度辐照长期不稳定度被测组件温度测量及温度不均匀性太

、、、

阳模拟器电子箱电压电流和功率测量准确度标准太阳电池与被测光伏组件平行度

、、、

标准太阳电池与被测光伏组件前后距离偏差测试端与组件接头接触电阻光伏组件的

、、

容性引起测试过程中磁滞效应

。

各影响量不相关且灵敏系数为相对不确定度为

,1,:

NN

2

u1uxiu2xi

rely==rel

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

∑1∑1

不确定度来源及其标准不确定度评定

C.3

测量重复性引入相对标准不确定度u

C.3.1rel1

通过开关设备在不同时间段分别测量光伏组件的I-V特性每次测量分别采

,,,

用正扫反扫模式进行数据见表

、,C.1。

表C.1重复性测试数据

次数扫描方式IVP

sc/Aoc/Vmax/W

正扫

8.88337.893254.879

反扫

18.87337.888255.376

测量值

18.87837.891255.128

正扫

8.89137.882254.749

反扫

28.8837.875255.365

测量值

28.88637.879255.057

正扫

8.88537.865254.697

反扫

38.8737.859254.912

测量值

38.87837.862254.805

采用极差法利用下述公式计算次测量值的相对标准差

3:

XX

Smax-min

=XC(C.3)

·

8

JJF2061—2023

式中

:

X测量值最大值

max———;

X测量值最小值

min———;

X测量平均值

———;

C极差系数取为

———,1.69。

计算结果如下见表

C.2。

表C.2相对标准差数据

参数IVP

scocmax

S

0.09%0.08%0.13%

由于实际测量过程中通常次测试正反结果扫取平均值作为最终结果故重复性

,3,

SS

引入相对标准不确定度为u计算结果见表

rel1=n=,C.3。

3

表C.3重复性引入相对标准不确定度数据

参数IVP

scocmax

u

rel10.05%0.05%0.08%

辐照度校准引入的相对标准不确定度u

C.3.2rel2

标准太阳电池校准引入的相对标准不确定度u

C.3.2.1rel2.1

采用与被测光伏组件光谱响应度类似的标准太阳电池标定太阳模拟器的辐照度时

,

通过所描述的方法对标准太阳电池的光谱响应度测量计算得出

IEC60904-4DSR,

下的短路电流即标定值其校准扩展不确定度为Uk

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

u

rel2.1=0.45%。

标准太阳电池电学测量准确性引入相对标准不确定度u

C.3.2.2rel2.2

即太阳模拟器电子负载箱测量标准太阳电池短路电流值时电学测量偏差引入的不

,

确定度此电路测量准确性经过太阳模拟器供应商出厂校准最大允许误差在之

。,0.1%

内判定为均匀分布标准太阳电池短路电流测量准确性引入的相对标准不确定度

。,:

u

rel2.2=0.1%/3≈0.06%。

标准太阳电池稳定性引入相对标准不确定度u

C.3.2.3rel2.3

考核标准太阳电池在年校准周期内校准值的变化情况标准太阳电池近年来

1,。3

校准最大偏差为判定为均匀分布标准太阳电池校准周期内长期稳定性引入

0.49%。,

的相对标准不确定度u

:rel2.3=0.49%/2/3≈0.14%。

标准太阳电池温度偏差引入相对标准不确定度u

C.3.2.4rel2.4

考核标准太阳电池温度控制偏差对其短路电流进而对辐照度校准的影响标准太

,。

阳电池温度系数经过校准短路电流温度系数为实验室品控可实现实际测

,0.05%/K。

试过程中保持判定为均匀分布由于标准太阳电池温度偏差引入相

(25.0±1.0)℃。,

对标准不确定度u

:rel2.4=0.05%/3≈0.03%。

9

JJF2061—2023

标准太阳电池与被测组件光谱失配引入相对标准不确定度u

C.3.2.5rel2.5

光谱失配计算过程为测量标准太阳电池光谱响应度测量太阳模拟器光谱

:1);2)

分布测量被测组件光谱响应度或者与被测组件相同批次封装电池片样品光谱响应

;3)

度将光谱响应度数据太阳模拟器光谱数据及标准太阳光谱数据代入光

;4)、AM1.5G

谱失配因子计算公式计算光谱失配修正因子

(IEC60904-7),MMF:

λλ

22

EλSλλEλSλλ

λrefrefλsourcetest

1()()d1()()d

λλ

MMF=22(C.4)

∫EλSλλ∫EλSλλ

λreftestλsourceref

1()()d1()()d

式中

:∫∫

S被校准光伏组件光谱响应度

test———;

S标准太阳电池光谱响应度

ref———;

E太阳模拟光源光谱辐照度分布

source———;

E标准太阳光谱辐照度分布

ref———AM1.5G。

根据所测数据积累统计在实验室所用太阳模拟器光谱分布条件下各被测光伏组

,,

件样品与标准太阳电池标准器之间的光谱失配因子可限制在之间判定

(0.99~1.01),

为均匀分布故由于光谱失配引入的相对标准不确定度u

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

3≈0.57%。

不确定度分量共同引入辐照度校准不确定度总结

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

的合成不确定度判定辐照度合成不确