IEC TS 60904-1-22024 光伏器件.第1-2部分双面光伏（PV）器件电流电压特性的测量标准立项发展报告

IECTS60904-1-2:2024《光伏器件第1-2部分：双面光伏（PV）器件电流-电压特性的测量》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PhotovoltaicDevices-Part1-2:MeasurementofCurrent-VoltageCharacteristicsofBifacialPhotovoltaic(PV)Devices摘要关键词：双面光伏组件；电流-电压特性；IEC60904；光伏测试标准；辐照度；功率标定；国际化标准Keywords:bifacialphotovoltaicmodules;current-voltagecharacteristics;IEC60904;photovoltaictestingstandards;irradiance;powerrating;internationalstandardization1引言1.1立项背景在全球碳中和目标与能源转型战略的双重驱动下，光伏发电已成为可再生能源增量的主体力量。2023年全球新增光伏装机容量再创历史新高，其中双面光伏组件凭借其背面额外发电能力（增益通常可达5%~30%），正以超预期的速度取代传统单面组件。据行业统计，2024年双面组件在全球市场的占有率已突破70%，成为地面电站与分布式项目的绝对主流选择。然而，与产业应用的高速发展形成鲜明对比的是，双面光伏器件的标准化测量方法长期处于滞后状态。传统I-V特性测量标准IEC60904-1（2019年确认版本）以单面辐照条件为基本假设，即光伏器件仅接受正面标准测试条件（STC）下的辐照（1000W/m²、AM1.5光谱、25°C电池温度）。双面组件在实际运行中，背面可接收来自地面反射、周围散射及支架结构的辐照，其背面增益受安装高度、地面反射率（反照率）、遮挡条件、季节与纬度等多因素综合影响。这种动态、非均匀的辐照环境使传统的单面测量方法无法准确描述双面组件的真实发电性能，由此引发的功率标定争议、产品质量纠纷及电站设计偏差日益突出。在此背景下，国际电工委员会太阳能光伏能源系统技术委员会（IECTC82）于2016年前后启动了对双面光伏器件测量方法的标准研制工作。历经多轮草案讨论、循环比对测试（Round-RobinTest）和国际同行评审，IEC正式发布了第一版技术规范IECTS60904-1-2:2019，首次为双面光伏器件I-V测量提供了统一的参考方法。随着双面技术的快速演进——包括n型TOPCon、HJT等高效电池技术的量产化——以及前版标准在实际应用中积累的经验和暴露的技术局限，IECTC82于2022年正式立项启动该标准的修订工作，最终于2024年11月发布了IECTS60904-1-2:2024新版技术规范。1.2标准属性与基本信息IECTS60904-1-2:2024属于IEC60904标准族（光伏器件测量原理与程序系列标准）中专门针对双面器件的技术规范子标准。作为技术规范（TechnicalSpecification,TS），其性质介于国际标准（IS）与技术报告（TR）之间，旨在通过预研和试验统一技术方法，待成熟后升格为正式国际标准。该文件由IECTC82归口管理，采用英文版本发布，当前状态为“现行”。2标准主要内容与核心技术要素2.1标准适用范围IECTS60904-1-2:2024适用于双面光伏器件（包括双面电池、双面组件及相应的测试结构件）在实验室和室外条件下的I-V特性测量。与2019版相比，2024版进一步明确了适用对象涵盖晶体硅双面组件与薄膜双面组件，并扩展了测量环境条件的适用范围，将此前含混不清的“等效辐照”计算方法进行了修正，使之更加贴近实际工况。2.2核心技术术语的界定新版标准对若干关键技术术语进行了系统修订与补充界定，包括：-双面因子（BifacialityFactor）：在标准测试条件下，双面器件背面输出的电参数（通常为短路电流或最大功率）与正面输出对应参数的比值。该参数是衡量双面器件发电潜力的核心指标。-正面辐照度与背面辐照度：分别指入射到器件正面和背面的辐照度，需分别测量并记录，以备后续功率折算。-等效辐照度：综合考虑正背面辐照度加权叠加后的总有效辐照度，用于在统一条件下对双面器件进行性能标定。-双面STC条件：针对双面器件测量定义的一种特定条件组合，即在正面1000W/m²、背面特定参考辐照（通常为200W/m²或按双面因子折算）下进行I-V测量的标准环境。2.3测量方法与程序标准规定的测量方法可归纳为以下核心环节：1.辐照度测量与校准：要求对正面和背面分别部署经校准的参考电池或辐照度传感器，以获取实时、准确的正背面辐照度数据。标准特别强调了参考电池的光谱响应匹配要求和空间均匀性验证程序。2.I-V特性测试：采用四线法连接以避免接触电阻误差，对双面器件在设定测试条件下进行完整I-V曲线扫描，记录短路电流（I_sc）、开路电压（V_oc）、最大功率（P_max）、填充因子（FF）等关键参数。3.双面增益计算：基于正背面辐照度数据及器件的双面因子，按照标准附录提供的计算公式，推导出器件在给定背面辐照增益下的等效功率输出。2024版修正了2019版中关于背面辐照权重的简化假设，引入了更为严格的双面辐照响应线性叠加模型。4.结果表达与不确定度评估：规定测量结果需附带完整的不确定度分析，包括光谱失配不确定度、辐照度测量不确定度、温度测量不确定度、接触电阻影响等，要求按照ISO/IEC98-3（GUM）框架进行不确定度合成。2.4主要技术修订要点与IECTS60904-1-2:2019相比，2024版的核心修订包括：-对双面因子测量条件进行了细化，明确了在组件级测试中正背面响应分别测量与实际工况等效测量路径的适用情形；-新增了对非均匀背面辐照分布的处理方法要求，引入多传感器布点策略及面积加权平均算法；-进一步完善了光谱失配修正程序，针对不同电池技术（PERC、TOPCon、HJT等）给出了差异化的修正系数确定流程；-拓展了组件级与系统级测量之间的衔接指导，新增了关于现场（户外）双面组件I-V测量的附件条款；-标准化了报告格式，要求测量报告中明确标注双面因子、测试条件、辐照度配置及相关不确定度信息，以确保跨实验室可比性。3标准的应用价值与产业影响3.1对组件制造企业的价值IECTS60904-1-2:2024为双面组件制造商提供了统一的功率标定依据。在标准发布之前，各制造商对双面组件的标称功率往往采用不同的假设条件（如背面增益系数取值不同），导致市场上标称功率相同的组件实际发电能力差异显著。本标准实施后，制造商可在统一的测量条件和方法下完成双面组件功率的标定与分级，有利于规范市场秩序，减少贸易纠纷，提升优质产品的市场辨识度。3.2对检测认证机构的意义第三方检测认证机构（如TÜV、SGS、CQC等）是标准最重要的直接应用主体。通过采纳IECTS60904-1-2:2024，相关实验室可实现双面组件检测方法的国际互认，减少重复检测与认证壁垒。同时，标准中对不确定度评估的系统要求，有助于提高检测数据的可靠性和可追溯性，增强颁证结果的公信力。3.3对电站设计与投资方的指导作用对于电站开发商、EPC总包方及投资机构而言，双面组件的实际发电量预测精度直接影响项目收益率评估。本标准所确立的双面增益测量与计算方法，为电站设计阶段的双面组件选型和发电量仿真提供了关键的输入参数，有助于提高发电量预测的准确度，降低投资收益的不确定性风险。3.4国际标准化协调与互认作为IEC层面发布的技术规范，IECTS60904-1-2:2024可被各国国家标准体系（如我国的GB/T标准体系）参照采用或转化为行业标准，从而促进全球范围内双面光伏产品检测方法与评价体系的统一。这对我国光伏产业的国际化发展尤为关键——作为全球最大的双面组件生产和出口国，中国相关标准的国际接轨将显著降低出口产品的检测认证成本，提升国际竞争力。4主要起草单位——弗劳恩霍夫太阳能系统研究所4.1机构概况弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（FraunhoferInstituteforSolarEnergySystems,简称FraunhoferISE）位于德国弗莱堡，是欧洲最大的太阳能研究机构，也是全球光伏测试与标准化领域最具影响力的科研单位之一。FraunhoferISE隶属于德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer-Gesellschaft），该协会下辖76个研究所和研究单元，拥有超过3万名科研人员。4.2核心研发能力FraunhoferISE的光伏组件技术与认证中心（PhotovoltaicModuleTechnologyandCertification，简称PV-TEC）拥有世界领先的组件测试能力，包括：-高精度太阳模拟器（AAA级，可满足双面辐照同步测试的特殊要求）；-全自动I-V特性测试系统，可在不同辐照度与温度条件下进行快速扫描；-光谱响应测量系统，用于精确确定参考电池与待测件之间的光谱失配修正因子；-户外长期老化与发电性能对比测试平台。4.3在标准研制中的技术贡献在IECTS60904-1-2:2024的修订过程中，FraunhoferISE的核心技术专家深度参与了以下关键环节：-牵头组织了国际双面组件循环比对测试（BifacialRound-Robin），联合全球十余家知名光伏检测实验室对参考组件进行同步测试，为确定标准中的测量允差和不确定度参考值提供了直接试验依据；-主导了双面因子测量方法的多场景验证实验，系统评估了不同电池结构（PERC、TOPCon、HJT）和不同封装方案（双玻、透明背板）对双面因子稳定性的影响；-基于FraunhoferISE自建的户外双面测试实证平台，为正面辐照度与背面辐照度同步监测方法的选择和优化提供了大量实测数据支撑；-参与编制了标准中关于光谱失配修正和等效辐照度计算的附录，提出了以分光谱辐照度响应数据为基础的精细化修正方案。4.4对中国产业界的启示FraunhoferISE的实践表明，高水平的标准化工作需要建立在深厚的应用基础研究与大量实证数据积累之上。我国相关科研检测机构可借鉴其“测试方法研究—循环比对验证—国际标准输出”的全链条工作模式，加强在双面组件、钙钛矿组件等新兴技术方向的测试方法研究投入，积极主导或深度参与国际标准的制修订工作，从而在全球光伏标准化治理中争取更大的话语权。5结论与展望5.1结论IECTS60904-1-2:2024作为国际电工委员会光伏领域首个专门针对双面器件I-V特性测量的技术规范修订版，体现了当前全球光伏产业发展的前沿需求与标准化工作的最新成果。该标准在第2019版基础上，进一步优化了双面因子的测试方法，完善了背面辐照非均匀性的处理策略，细化了光谱失配修正与不确定度评估要求，为双面光伏器件的功率标定、质量评价和系统设计提供了统一、科学、可操作的技术基准。从产业层面看，该标准的发布将有效缓解当前双面组件市场中因测试方法不统一而导致的功率虚标、品质参差等痛点问题，促进公平竞争与优质供给。从国际治理层面看，该标准为各国双面光伏标准的协同一致奠定了坚实基础，也是IECTC82在光伏测量标准领域持续完善的重要标志。5.2展望展望未来，IECTS60904-1-2的持续演进将面临以下重要方向：1.向正式国际标准（IS）的升格：随着技术成熟度的提升，该技术规范有望在下一轮修订周期内升格为正式国际标准（IS），获得更强的约束力和更广泛的国际采标基础。2.与新型电池技术的适配：随着钙钛矿/晶硅叠层电池、全钙钛矿叠层电池等新型高效技术的产业化推进，标准需要持续更新测量方法，以适应不同电池技术的光谱响应特性、温度系数差异和稳定性特征。3.双面组件现场发电性能评价标准化：当前标准仍以实验室测量为核心，但业界对户外实际运行条件下双面组件发电性能的评价方法需求日益迫切。未来或将在IEC60904族标准框架下新增针对组件级户外长期运行监测的技术规范。4.智能化与数字化测试技术的融合：随着I-V曲线测试设备向高密度多点扫描、实时数据分析与云端管理方向发展，标准面临融入智能测试数据格式与自动化数据处理要求的更新需求。参考文献[1]IECTS60904-1-2:2024,Photovoltaicdevices–Part1-2:Measurementofcurrent-voltagecharacteristicsofbifacialphotovoltaic(PV)devices,InternationalElectrotechnicalCommission,2024.[2]IECTS60904-1-2:2019,Photovoltaicdevices–Part1-2:Measurementofcurrent-voltagecharacteristicsofbifacialphotovoltaic(PV)devices,InternationalElectrotechnicalCommission,2019.[3]IEC60904-1:2020,Photovoltaicdevices–Part1:Measurementofphotovoltaiccurrent-voltagecharacteri