JJF2063-2023光伏电池组件电致发光缺陷检测仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF2063—2023

光伏电池组件电致发光缺陷

检测仪校准规范

CalibrationSpecificationforElectroluminescenceDefect

DetectionInstrumentsofPhotovoltaicCellsandModules

2023-06-30发布2023-12-30实施

国家市场监督管理总局发布

JJF2063—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)

校准项目和校准方法

7…………………(3)

校准结果表达

8…………(6)

复校时间间隔

9…………(7)

附录空间分辨率校准结果不确定度评定示例

AEL………………(8)

附录正向电流校准结果的不确定度评定示例

B……(11)

附录空间分辨率测试板参考标准样式

CEL…………(15)

附录校准原始记录推荐格式

D………(16)

附录校准证书内页推荐格式

E………(20)

Ⅰ

JJF2063—2023

引言

国家计量校准规范编写规则通用计量术语及定义和

JJF1071《》、JJF1001《》

测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列

JJF1059.1《》

规范

。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF2063—2023

光伏电池组件电致发光缺陷

检测仪校准规范

1范围

本规范适用于光伏电池及光伏组件用电致发光缺陷检测仪的校准

。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

数码照相机分辨率的测量

GB/T19953—2005

数码照相机术语

GB/T20733

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

界定的及下列术语和定义适用于本规范

GB/T20733。

电致发光

3.1electroluminescence;EL

由于电场作用而产生的发光现象

。

注:分为两种类型,一种是半导体结的注入式电致发光;另一种是本征型电致发光。目

ELp-n

前光伏产业使用较多的是光伏电池、组件正向偏置下少子注入式的电致发光。

缺陷

3.2ELELdefect

通过电致发光作用在光伏电池组件中观察到的对电池组件性能造成不良影响的

,、

特征通常有黑心黑边亮斑裂纹断栅和暗片等

,、、、、。

线对

3.3linepairs

具有同样方向及宽度的黑白相间的成对条纹

。

线对每毫米

3.4linepairspermillimeter

按有关标准规定采用能分辨的每毫米等间隔黑白线对数来表示分辨能力如视觉

,(

分辨率和极限分辨率的度量单位

)。

来源

[:GB/T20733—2022,3.4.8]

空间分辨率

3.5ELELspatialresolution

表征电致发光缺陷检测仪对图像的细节分辨能力

EL。

注:根据光学成像系统常见的成像质量测试方法,通常采用等宽度的黑白条纹作为成像目标对

成像系统的空间分辨率做测试,以R表示,其单位为线对每毫米(/)。

slpmm

空间分辨率测试板

3.6ELELspatialresolutiontestchart

为测试成像系统的特性而规定的测试图配置

EL。

正向电流

3.7forwardcurrent

流入光伏电池或组件正极的直流电流

。

1

JJF2063—2023

4概述

光伏电池组件电致发光缺陷检测仪以下简称缺陷检测仪常用于光伏组件太阳

()、

电池片生产企业和光伏系统检测机构利用电致发光原理通过向光伏电池组件提供

,,、

正向电流使光伏电池组件产生电致发光现象并使用红外相机对光伏电池组件的

,、,、

缺陷进行检测

。

缺陷检测仪主要由直流电源成像系统暗室图像处理系统组成如图所示

、、、,1。

图缺陷检测仪结构示意图

1

直流电源测试样品光伏组件成像系统暗室图像处理系统

1—;2—();3—;4—;5—

5计量特性

空间分辨率

5.1EL

空间分辨率测量值的范围为

EL(0.25~2.00)lp/mm。

正向电流示值误差

5.2

正向电流测量范围一般为示值误差不超过

(0.1~20)A,±3%。

正向电流稳定性

5.3

正向电流稳定性优于

1%。

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

环境温度

:(23±5)℃;

相对湿度不大于

:75%;

测试现场周围无强磁场电场干扰无强气流及腐蚀性气体

、,。

测量标准及其他设备

6.2

空间分辨率测试板

6.2.1EL

空间分辨率测试板为薄片厚度约面积在

EL,0.1mm,(156mm×156mm~

具有镂空结构在拍摄下可形成不同粗细具有相同方向及宽

210mm×210mm),,EL

度的黑白相间条纹遮光条纹和透光条纹检测图案每一种线对方向应至少包含

(),

组线对线对中单个条纹宽度范围至少为与标称值的示值误差

19,(0.25~2.00)mm,

均不超过空间分辨率测试板参考标准样式见附录

±0.02mm,ELC。

2

JJF2063—2023

数字万用表

6.2.2

电流测量范围最大允许误差优于

:(0.1~20)A,±0.1%。

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

缺陷检测仪的校准项目如表所示

1。

表1校准项目

序号校准项目计量特性条款号校准方法条款号

空间分辨率

1EL5.17.2.2

正向电流示值误差

25.27.2.3

正向电流稳定性

35.37.2.4

校准方法

7.2

校准前检查

7.2.1

校准环境参考用户默认环境包括环境光源显示器设置目视距离等采用目测法

,、、

检查下述内容缺陷检测仪的标识应齐全准确完整清晰缺陷检测仪成像镜头零

。、、、。

部件应清洁无裂痕发暗霉斑脱胶开胶脱膜等瑕疵也不可有气泡条纹

,、、、、、,、、

沙眼斑点污迹尘埃灰雾状及其他明显瑕疵镜头表面的镀膜无明显的擦伤

、、、、,

现象

。

空间分辨率

7.2.2EL

对于光伏电池用缺陷检测仪采用单个太阳电池封装的小型组件将空间分辨

,,EL

率测试板平整地粘贴在单电池组件前表面如图所示单电池组件电致发光区域覆盖

,2。

分辨率测试板的线对测试区域线对区域避开影响判断结果的栅线单电池组件应无裂

,。

片隐裂黑斑等明显缺陷在粘贴分辨率测试板线对对应区域其图像灰度均匀

、、,,EL

性不超过按照通常的光伏电池检测设置进行成像检测得到图像

10%。EL,EL。

图空间分辨率测试板粘贴位置示意图

2EL

对于光伏组件用缺陷检测仪根据缺陷检测仪的检测面积选取无裂片隐裂黑斑

,、、

等明显缺陷的辅助光伏组件其电致发光图形面积应不小于缺陷检测仪测试面积的

,

在光伏组件前表面个角以及中心区域共个电池位置上对齐并平整地粘贴个

70%。455

3

JJF2063—2023

分辨率测试标板线对区域避开影响判断结果的栅线如图所示个角位置处电池

,,3。4

片区域的平均灰度与中心区域处电池片区域平均灰度最大差距应不大于在粘贴

±10%,

分辨率测试板线对对应区域其图像灰度均匀性不超过将粘贴有分辨率测试

,EL10%。

标板的光伏组件放置在缺陷检测仪上按照通常的组件检测设置进行成像检测

EL,EL,

得到该组件的图像

EL。

图空间分辨率测试板粘贴位置示意图

3EL

注:若光伏组件中心区域为个电池片,空间分辨率测试板参考图进行粘贴,使成像位置

4EL3

也如图所示,详细记录铭牌方向。

3

空间分辨率测试板上的分辨率测试图案为连续排列的相同方向与宽度的黑白条

EL

纹线对如图所示图中d为单个条纹宽度相邻的黑色白色条纹组成一个线对

,4,,、。

线对组采用等比数列排列比例系数为0.05范围为表为

,10,(0.25~2.00)lp/mm。2

空间分辨率测试板推荐的线对组成其中空间分辨率与条纹宽度对应关系

EL,EL

如式

(1):

图线对条纹示意图

4

4

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表2EL空间分辨率测试板推荐的线对组成

R

s/(lp/mm)0.250.280.320.350.400.450.500.560.630.71

d

/mm1.991.771.581.411.251.121.000.890.790.70

R

s/(lp/mm)0.790.891.001.141.251.431.611.792.00—

d

/mm0.630.560.500.440.400.350.310.280.25—

R1

s=d(1)

2×

获取原始图像后在显示器上对空间分辨率图像采用目视方式判别遵循

EL,EL,

原则参考中的监视器显示判读法可对被观察的黑白条纹图像

GB/T19953—20056.1。

进行缩放操作根据能够清晰分辨出线对的最小条纹宽度读数计算出相应的空间

,,EL

分辨率取所有空间分辨率最低值作为缺陷检测仪空间分辨率的测量值

。ELEL。

根据测量所得的空间分辨率R将不同的缺陷检测仪分为

ELs,m,A+、A、B、C

共个等级如表所示

4,3。

表3电致发光缺陷检测仪分级

等级空间分辨率

EL/(lp/mm)

R

A+s,m≥1.00

R

A0.50≤s,m<1.00

R

B0.25≤s,m<0.50

R

Cs,m<0.25

正向电流示值误差

7.2.3

将数字万用表接入电路回路如图设置检测仪控制软件使得检测仪

,5,EL,EL

直流电源能够持续输出电流等待数值稳定后开始读取数字万用表上的电流值同时

,,,

记录被测缺陷检测仪电流示值一共测量次测量点短路电流的倍倍和

,3,0.1、0.51

倍一般为和根据式计算正向电流示

,0.5A、1A、5A、10A、15A20A。(2)

值误差

:

II

δ-0

Ⅰ=I×100%(2)

0

式中

:

I被测缺陷检测仪电流示值均值

———,A;

I数字万用表测得的电流值均值

0———,A。

5

JJF2063—2023

图正向电流测量设备电气连接示意图

5

正向电流稳定性

7.2.4

对于有独立电源的缺陷检测仪采用图的电气连接方式采用光伏电池或组件

,6,1

倍短路电流进行电流稳定性测量测量时间为采样间隔为采用式计

。60s,10s。(3)

算电流稳定性

:

图电流稳定性测量电气连接示意图

6

II

σmax-min

Ⅰ=II×100%(3)

max+min

式中

:

I被测缺陷检测仪内电流最大值

max———60s,A;

I被测缺陷检测仪内电流最小值

min———60s,A;

8校准结果表达

根据被检仪器校准结果出具校准证书校准证书应至少包含以下信息

,:

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)(),;

客户的名称以及地址

e);

6

JJF2063—2023

被校准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准对象

g),,

的接收日期

;

如果与校准结果的有效性或应用有关时应对被校准样品的抽样程序进行

h),

说明

;

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)、;

校准结果仅对被校准对象的有效性说明

o);

未经实验室书面批准不得部分复制证书或报告的声明

p),。

9复校时间间隔

复校时间间隔由仪器使用情况使用者仪器本身质量等因素决定送检单位可根

、、,

据实际使用情况自主决定复校时间间隔建议仪器复校时间间隔最长不超过个月

。12。

7

JJF2063—2023

附录A

EL空间分辨率校准结果不确定度评定示例

测量方法

A.1

测量用标准器空间分辨率测试板

A.1.1:EL。

测量对象光伏组件缺陷检测仪

A.1.2:。

测量模型

A.2

采用经过溯源的空间分辨率测试板测量缺陷检测仪的空间分辨率空间分辨率

A.2.1,

的计算如式所示

(A.1):

R1

s=d(A.1)

2×

式中

:

R被检仪器空间分辨率

s———EL,lp/mm;

d黑白线对单个条纹宽度

———,mm。

不确定度来源包括测量重复性引入的不确定度空间分辨率测试板引入

A.2.2:,EL

的不确定度目视判断引入的不确定度等

,。

标准不确定度分量的评定

A.3

测量重复性引入的不确定度u评定

A.3.11

用空间分辨率测试板贴在空间分辨率最差位置使用缺陷检测仪在稳定的

ELEL,

外部温湿度和光照环境下进行重复测量再根据目视结果记录每次测量的最小目视可

,,

分辨线对条纹宽度测量结果如表所示

,A.1。

表A.1测量重复性引入的不确定度

测量次数最小目视可分辨线对条纹宽度

/mm

d

10.63

d

20.63

d

30.56

d

40.63

d

50.63

d

60.56

d

70.63

d

80.56

d

90.63

d

100.63

平均值d

0.609

实验标准偏差sd

()0.034

8

JJF2063—2023

则由测量重复性引入的不确定度u为

1:

usd

1=()=0.034mm

空间分辨率测试板校准结果引入的不确定度u评定

A.3.2EL2

对于空间分辨率测试板根据校准证书提供的数据可知校准结果的扩展不确

EL,,

定度Uk则由空间分辨率测试板校准结果引入的不确定度u

=0.01mm(=2),EL2=

0.005mm。

目视判断引入的不确定度u评定

A.3.33

目视的分辨极限角通常为角分则根据约的目视距离可分辨的最小线距

1,25cm,

约另外根据光学系统光学传递函数测量理论正常人眼能够分辨的调制度最

0.1mm。,

低值一般是此时的对比度约为且每个人之间存在差异对于缺陷检测

0.05,1∶1.1,,

仪一般拍摄出的照片调制度都大于因此对于的图案由

,0.05,,(0.5~2.0)lp/mm,

于人眼判断引入的判断误差约为假设为均匀分布由于粘贴空间分辨率测

0.1mm,,EL

试板区域经过软件将图像进行倍放大则人眼判断引入的不确定度u0.1mm

3,3=≈

3×3

由于由目视判断引入的误差小于由重复性引入的误差因此忽略由目视判

0.019mm。,

断引入的误差

。

电致发光图像灰度不均匀度引入的不确定度u评定

A.3.44

光伏组件上个粘贴空间分辨率测试板位置处太阳电池片电致发光图像灰度存

5EL

在差异在不粘贴空间分辨率测试板的情况下对使用被测仪器拍摄的电致发光缺

,EL,

陷图像对应的个位置求平均灰度结果如表

5,A.2。

表A.2各测试位置平均灰度

位置灰度均值

中心

175.41

左上

167.56

左下

173.61

右上

172.55

右下

173.59

左上左下右上右下个位置中灰度与中心差异最大的为左上相对差异为

、、、4,

由电致发光图像灰度不均匀度引入的不确定度可忽略不计

4.5%,。

合成标准不确定度和扩展不确定度

A.4

标准不确定度分量一览表

A.4.1

标准不确定度分量一览表见表

A.3。

9

JJF2063—2023

表A.3标准不确定度分量一览表

不确定度分量ui评定方法ui来源ui的数值

/mm

u测量重复性

1A0.034

u空间分辨率测试板校准结果

2BEL0.005

u目视判断

3B0

u电致发光图像灰度不均匀度

4B0

合成标准不确定度计算

A.4.2

由于测量值d的各不确定度分量互不相关因此合成标准不确定度ud为

,c,:

udu2u2u2u2

c,=1+2+3+4=0.034mm

根据中的式uR为

JJF1059.1—20124.4.2.3(29),c,s:

uRRudd

c,s/s=c,/

uRuddRuddd

c,s=c,/×s=c,/(×2)=0.046lp/mm

扩展不确定度

A.4.3

在空间分辨率范围内缺陷检测仪空间分辨率的校准结

EL(0.50~2.0)mm,EL

果扩展不确定度U取Uk

=0.046×2=0.092lp/mm,=0.1lp/mm(=2)。

10

JJF2063—2023

附录B

正向电流校准结果的不确定度评定示例

倍短路电流挡

B.1

测量对象及标准器

B.1.1

测量用标准器数字万用表

B.1.1.1:。

测量对象缺陷检测仪

B.1.1.2:。

测量模型

B.1.2

采用经过溯源的数字万用表测量缺陷检测仪的正向电流示值误差正向电流

B.1.2.1,

示值误差的计算如式所示

(B.1):

II

δ-0

Ⅰ=I×100%(B.1)

0

式中

:

δ正向电流示值误差

Ⅰ———;

I被测缺陷检测仪电流示值均值

———,A;

I数字万用表测得的电流值均值

0———,A。

不确定度来源主要包括标准器的不确定度测量重复性

B.1.2.2:,。

标准不确定度分量的评定

B.1.3

测量重复性引起的不确定度u评定

B.1.3.11,rel

将数字万用表电流测量端与直流电源的输出端正负极相连设置检测仪控制软

,EL

件使得直流电源能够持续输出电流读取数字万用表上的电流值重复测量结果如表

,,。

所示

B.1。

表B.1测量重复性引入的不确定度

测量次数标准器示值

/A

I

18.01

I

27.99

I

37.98

I

48.01

I

58.00

I

67.98

I

77.98

I

88.01

I

97.99

I

108.02

平均值I

8.01

实验标准偏差sI

()0.015

11

JJF2063—2023

由于测量值为次测量均值则由测量重复性导致的测量结果的相对标准不确定

3,

度为

:

uI

uI1()

1,rel()=I=0.11%

×3

数字万用表校准引起的标准不确定度u评定

B.1.3.22,rel

根据数字万用表校准证书提供的数据可知其直流电流挡的相对扩展不确定度为

,

Uk则由数字万用表校准结果引入的相对不确定度为u

rel=0.02%(=2)。:2,rel=

0.01%。

合成标准不确定度和扩展不确定度

B.1.4

标准不确定度分量一览表

B.1.4.1

标准不确定度分量一览表见表

B.2。

表B.2标准不确定度分量一览表

不确定度分量ui评定方法ui来源ui的数值

,rel,rel,rel

u测量重复性

1,relA0.11%

u数字万用表校准结果

2,relB0.01%

合成标准不确定度计算

B.1.4.2

由于各不确定度分量互不相关因此合成标准不确定度为

,:

uu2u2

c,rel=1,r