IEC 61215-1-42021AMD12022 修改件1.地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1-4部分薄膜Cu（In Ga）（S Se）2基光伏（PV）组件试验的特殊要求标准立项发展报告

薄膜Cu(In,Ga)(S,Se)₂基光伏组件试验特殊要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-TerrestrialPhotovoltaic(PV)Modules-DesignQualificationandTypeApproval-Part1-4:SpecialRequirementsforTestingofThin-FilmCu(In,Ga)(S,Se)₂BasedPhotovoltaic(PV)Modules摘要随着全球能源结构向清洁低碳方向加速转型，光伏发电技术已成为可再生能源领域的核心支柱产业之一。在众多光伏电池技术路线中，薄膜铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se₂，简称CIGS）及其含硫衍生物Cu(In,Ga)(S,Se)₂太阳能电池因其高转换效率、优异弱光响应性能和柔性化应用潜力，正逐步成为光伏市场的重要细分领域。为确保该类光伏组件的质量可靠性与长期运行安全性，国际电工委员会（IEC）于2021年发布IEC61215-1-4:2021标准，并于2022年3月正式发布其修正案IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022。本报告系统梳理了该标准的立项背景、修订内容、技术要点及其对全球光伏产业的影响。报告指出，该修正案针对CIGS薄膜组件的特殊试验要求进行了技术更新与明确化，涵盖组件结构特性、试验条件适应性调整和性能判定准则优化等关键方面，对提升薄膜光伏组件进入国际市场的合规性和可靠性具有重要意义。本报告旨在为标准使用者提供全面的技术解读和权威的参考依据，助力我国光伏产业在薄膜电池领域的国际化发展进程。关键词：光伏组件；薄膜电池；铜铟镓硒；设计鉴定；型式认证；IEC标准；试验特殊要求Keywords:Photovoltaicmodules;Thin-filmcells;Copperindiumgalliumselenide(CIGS);Designqualification;Typeapproval;IECstandards;Specialtestingrequirements一、引言1.1研究背景在全球应对气候变化和实现碳中和目标的大背景下，光伏发电作为最成熟、最经济的可再生能源利用方式之一，近年来呈现出爆发式增长态势。根据国际能源署（IEA）发布的《可再生能源2024年度报告》，全球光伏累计装机容量已突破1.6太瓦（TW），预计到2030年将突破3.5太瓦。在技术多元化发展格局下，晶硅太阳能电池长期占据主导地位（市场份额超过95%），但薄膜太阳能电池凭借其独特的材料特性和应用场景优势，始终保持着一席之地。铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池是薄膜光伏技术中最具竞争力的技术路线之一。其光吸收层具有直接带隙特性，带隙可通过调节Ga/(Ga+In)和S/(S+Se)比例在1.0-1.7eV范围内连续调控，理论转换效率可达33.7%（肖克利-奎伊瑟极限）。当前，CIGS薄膜电池实验室效率已突破23.35%（德国巴登-符腾堡太阳能与氢能研究中心ZSW于2019年创造），组件效率稳定在17%-19%区间。此外，CIGS组件具有温度系数低、弱光响应好、美观度高、可制成柔性产品等独特优势，在建筑一体化光伏（BIPV）、便携式电源、车辆集成光伏（VIPV）等新兴应用领域展现出广阔前景。然而，CIGS薄膜组件在材料体系、器件结构和失效机理方面与晶硅组件存在本质差异，其性能评估和可靠性验证需要专门的试验方法和判定准则。国际电工委员会光伏组件标准化技术委员会（IEC/TC82）针对各类光伏组件制定了系列标准，其中IEC61215系列标准是光伏组件设计鉴定和型式认定的基础性标准。IEC61215-1-4作为该系列针对CIGS薄膜组件的特殊要求分册，与通用要求IEC61215-1:2021和试验方法IEC61215-2:2021配合使用，构成完整的CIGS薄膜组件认证体系。1.2标准立项的必要性随着CIGS薄膜光伏技术的快速产业化，其组件产品的设计结构、材料体系和制造工艺不断推陈出新。部分新型CIGS组件在结构设计、封装材料和界面处理方面进行了显著改进，使得原有的试验要求不能完全覆盖其性能验证需求。同时，在IEC61215-1-4:2021第一版的长期实施过程中，各认证机构、制造商和检测实验室反馈了多项技术问题，包括试验条件的适用性、判定准则的清晰度以及部分测试方法在CIGS组件上的适配性问题。因此，IEC/TC82决定对IEC61215-1-4:2021进行技术修订，以维持标准的技术先进性和行业适用性。二、标准基本信息与修订历程2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022||标准名称|修改件1.地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1-4部分：薄膜Cu(In,Ga)(S,Se)₂基光伏（PV）组件试验的特殊要求||英文名称|Amendment1-Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part1-4:Specialrequirementsfortestingofthin-filmCu(In,Ga)(S,Se)₂basedphotovoltaic(PV)modules||发布日期|2022年3月28日||发布机构|国际电工委员会（IEC）||标准状态|现行||分类号|太阳能工程||国际标准分类号（ICS）|27.160（太阳能工程）||国别|国际组织||语言|英语+法语|2.2标准体系架构IEC61215系列标准是光伏组件领域应用最为广泛的国际标准体系，其架构包括：-IEC61215-1:2021：地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1部分：试验要求（通用基础要求）-IEC61215-1-1:2021：晶硅光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-1-2:2021：碲化镉（CdTe）薄膜光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-1-3:2021：非晶硅薄膜光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-1-4:2021：铜铟镓硒〔Cu(In,Ga)(S,Se)₂〕薄膜光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-2:2021：地面光伏组件.设计鉴定和型式认证.第2部分：试验程序IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022作为对IEC61215-1-4:2021第一版的技术修改件，其修改内容均基于IEC/TC82下设工作组（WG2）的系统性技术评审结果，并经过各成员国国家委员会（NC）的投票表决后正式发布。三、标准主要技术内容与修改要点3.1标准适用范围IEC61215-1-4标准适用于地面用薄膜Cu(In,Ga)(S,Se)₂基光伏组件的设计鉴定和型式认证，旨在规定适用于IEC61215-1中描述的CIGS薄膜光伏组件的特殊试验要求。该标准作为补充文件，须与IEC61215-1:2021和IEC61215-2:2021配合使用，不可单独作为认证依据。3.2修改件核心技术内容IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022对原标准进行了系统的技术修订，主要修改范围涵盖以下几个方面：（一）术语和定义的完善修改件对CIGS薄膜光伏组件相关的术语和定义进行了补充和修订，使其更准确地反映当前CIGS光伏电池技术的发展现状。特别是对"CIGS组件"的定义范围进行了适当扩展，明确了Cu(In,Ga)(S,Se)₂材料体系中各元素比例的可调范围及其对组件性能的影响描述，为制造商和检测认证机构提供了更为清晰的指导。（二）组件结构描述的更新修改件更新了CIGS薄膜组件的典型结构描述。随着技术演进，CIGS组件结构已从早期单一的玻璃基板/背电极/CIGS吸收层/缓冲层/窗口层/前电极/封装材料结构，发展为涵盖刚性玻璃衬底、柔性不锈钢箔衬底、柔性聚酰亚胺（PI）衬底等多种结构体系。修改件针对不同衬底类型和封装方案，给出了差异化的结构描述和组件分类指引，使标准的适用范围更加全面。（三）试验条件适应性调整修改件对部分试验方法的试验条件进行了适应性调整，以更准确地反映CIGS薄膜组件的实际运行工况和失效模式。例如，针对CIGS组件在湿热环境下的长期稳定性问题，对湿热试验（DampHeatTest）的试验持续时间和判定准则进行了重新评估；针对CIGS组件在电位感应衰减（PID）方面的敏感性特征，对PID试验的预处理条件和施加电压的极性做了更为明确的规定。（四）性能判定准则的优化修改件对组件试验前后的最大输出功率衰减判定准则进行了优化。原标准规定的判定阈值在实践应用中暴露出未充分考虑CIGS组件特有的亚稳态（metastability）现象和光致退化/恢复效应的不足。修改件引入了更为精细化的功率测量时序规定和预处理程序，确保在试验前后测量条件的一致性，从而保证衰减判断的准确性和重复性。（五）薄膜组件特有的失效模式考量CIGS薄膜组件在使用中可能出现的独特失效模式，如吸收层与缓冲层界面退化、透明导电氧化物（TCO）层腐蚀、互连通道（P1、P2、P3划线）的电阻增大等，修改件对这些相关试验项目和判定准则予以了额外关注和明确。3.3标准的技术特点（一）标准间协调性IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022与IEC61215-1:2021、IEC61215-2:2021在技术内容上高度协调，确保各分册之间的一致性和互补性。修改件仅针对CIGS薄膜组件的特殊要求予以规定，不重复通用标准中已涵盖的内容。（二）技术中立性标准在技术内容上保持中立性，不偏向任何特定厂家或技术路线，为所有CIGS组件制造商提供统一的技术评价依据。（三）持续完善的修订机制IEC/TC82建立了标准实施后的系统性评审机制，通过收集各利益相关方的反馈意见，定期评估标准的技术适用性和可操作性，为后续修订提供依据。四、标准实施的重要意义与产业影响4.1对光伏组件国际贸易的规范作用IEC61215系列标准在光伏组件国际贸易中具有"通用语言"的地位。IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022作为CIGS薄膜组件的型式认证依据，其修订和完善有助于消除各国家和地区在市场准入方面的技术壁垒，降低CIGS薄膜组件在全球范围内贸易的合规成本。目前，全球多个国家和地区（包括欧盟、东南亚、澳大利亚、中东等主要光伏市场）均已采信IEC61215系列标准作为光伏组件市场准入的强制性或推荐性依据。4.2对薄膜光伏产业发展的推动作用从全球技术发展格局来看，CIGS薄膜光伏产业化进程正处于关键阶段。以中国为例，近年来多家企业已在CIGS薄膜光伏领域进行了大量研发投入和产业化布局。代表性的企业包括：-中国建材集团（CNBM）：在安徽蚌埠建成了300MWCIGS薄膜太阳能电池生产线，采用德国Manz公司的核心工艺设备；-凯盛科技集团：依托中建材蚌埠玻璃工业设计研究院的技术优势，推进CIGS薄膜电池产业化；-神华（北京）光伏科技研发有限公司：与德国公司合作，在北京建设CIGS薄膜电池研发与中试基地。IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022的更新发布，为上述企业的产品认证和国际化进程提供了明确的指导方向，有助于其减少因标准理解不一致而导致的认证延误和额外成本。4.3对检测认证机构的技术指引修改件的发布为各光伏组件检测认证机构（如TÜV莱茵、TÜV南德、UL、SGS、中国质量认证中心CQC、中国国检集团等）提供了统一的CIGS组件检测判定依据，提高了不同认证机构之间测试结果的可比性和互认度。五、主要参与单位介绍5.1IEC/TC82及其工作组IEC/TC82是国际电工委员会负责太阳能光伏能源系统标准化的技术委员会，其秘书处设在日本（JISC），主席和秘书分别来自日本和德国的标准化专家。TC82的工作范围涵盖地面光伏组件、光伏系统平衡部件（BOS）、光伏发电系统整体及聚光光伏（CPV）等领域的所有标准化工作。IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022主要由IEC/TC82下设的第2工作组（WG2：光伏组件非集中式）负责制定和维护。WG2汇集了来自全球各主要光伏制造企业、检测认证机构、研究机构和高等院校的技术专家，其成员包括中国、美国、德国、日本、韩国、法国、荷兰、瑞士等国家的标准化专家。WG2定期召开工作组会议，对标准的技术内容进行深入讨论和协商一致。在本次修改件的编制过程中，WG2成员对CIGS薄膜组件的技术特性、试验方法适应性、判定准则合理性等核心议题进行了多轮论证和验证试验，确保修改内容的科学性和可行性。5.2中国参与情况及贡献中国作为IEC/TC82的积极参与国（P成员），深度参与了IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022的制修订工作。中国电子技术标准化研究院（CESI）、中国质量认证中心（CQC）、中国国检、中山大学、南开大学、中国建材集团、国家太阳能光伏产品质量监督检验中心（CPVT）等单位的标准化专家参加了标准制修订工作组会议，就CIGS薄膜组件的特殊试验方法、环境试验条件设定等技术问题积极提出意见和建议。随着我国CIGS薄膜光伏技术和产业化进程的不断推进，中国在IEC/TC82中的技术话语权也在逐步增强。六、中国标准化工作对接与实施建议6.1国内标准转化情况IEC61215-1-4:2021及AMD1:2022对应的中国国家标准转化工作由国家标准化管理委员会统一管理，全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会（SAC/TC90）负责具体归口。目前，我国已发布GB/T39857-2021《光伏组件技术规范》和GB/T9535《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》等系列标准，CIGS薄膜组件的相关标准也在持续对接IEC标准的更新内容进行修订中。6.2实施建议针对IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022的实施，本报告提出以下建议：1.加强与IEC标准同步更新的工作机制：建议SAC/TC90跟踪IEC/TC82标准修订动态，及时将IEC61215-1-4的最新修正内容纳入国内标准转化工作。2.推动国内检测机构能力建设：鼓励和引导国内光伏检测认证机构按照IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022的要求完善CIGS薄膜组件的检测能力和质量体系。3.加强产学研用协作：支持CIGS薄膜光伏制造企业、检测机构、科研院所和高等院校间的协同创新，在标准实施过程中积累数据、验证方法的科学性，为未来标准的技术改进提供实践支撑。4.建立信息反馈机制：建立和完善国内光伏行业对IEC标准的反馈渠道，将标准实施中发现的共性问题和技术疑点及时反馈至IEC/TC82，增强我国在光伏国际标准化中的实质性参与能力和话语权。七、结论与展望IEC61215-1-4:2021/AMD1:2022的发布实施，标志着国际光伏标准化工作对薄膜Cu(In,Ga)(S,Se)₂基光伏组件技术特点和可靠性验证需求的持续关注与响应。本修改件针对CIGS组件新材料、新工艺、新应用带来的标准适配性问题进行了系统性的技术更新，完善了标准术语和定义，优化了试验条件和判定准则，增强了标准对CIGS组件技术发展的覆盖能力和指导价值。展望未来，随着CIGS薄膜光伏技术在效率提升、成本下降和新型应用场景拓展方面的持续进步，其国际标准化需求也将不断提升。可以预见，IEC/TC82将在以下方向深化相关标准化工作：-高效率CIGS组件（效率超过20%）的特殊试验需求研究；-柔性CIGS组件的机械可靠性试验方法开发；-CIGS组件在BIPV、VIPV等新型应用场景下的环境和安全性能评价；-CIGS组件全生命周期环境影响评价与回收利用标准制定。中国作为全球最大的光伏制造和应用市场，应持续深度参与IEC/TC82的国际标准化工作，