IEC 61215-1-32021+AMD12022 CSV 地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1-3部分薄膜非晶硅基光伏（PV）组件试验的特殊要求标准立项发展报告

地面光伏组件薄膜非晶硅基光伏组件试验特殊要求标准立项发展报告英文标题StandardizationDevelopmentReport:TerrestrialPhotovoltaic(PV)Modules–DesignQualificationandTypeApproval–Part1-3:SpecialRequirementsforTestingofThin-FilmAmorphousSiliconBasedPhotovoltaic(PV)Modules摘要关键词：光伏组件；薄膜非晶硅；设计鉴定；型式认证；国际电工委员会；光致衰减；可靠性测试；标准化一、引言1.1标准立项背景在全球碳中和目标驱动下，光伏产业呈现爆发式增长态势。据国际可再生能源机构（IRENA）统计，截至2023年底，全球光伏累计装机容量已超过1.4太瓦（TW），其中薄膜光伏组件占据约5%的市场份额。非晶硅（a-Si）薄膜光伏组件作为薄膜技术路线的重要分支，自20世纪80年代实现商业化以来，已在众多应用场景中展现出独特价值。然而，非晶硅薄膜光伏组件的性能评估面临诸多特殊挑战。首先，非晶硅材料在光照条件下会发生亚稳态缺陷密度的变化，即著名的Staebler-Wronski效应，导致组件效率在初始运行阶段出现明显的光致衰减，通常在前数百小时光照后趋于稳定。其次，非晶硅组件的初始状态受制造工艺、沉积条件等因素影响显著，不同批次产品的初始性能差异较大。再者，薄膜组件的封装结构、电极设计等与晶硅组件存在本质区别，传统机械载荷测试、湿漏电流测试等方法需要适应性调整。在此背景下，国际电工委员会光伏组件标准化技术委员会（TC82）基于长期技术积累与行业实践经验，制定并持续完善IEC61215系列标准框架。IEC61215-1-3作为系列标准的第1-3部分，专门针对薄膜非晶硅基光伏组件提出试验特殊要求，与通用要求（IEC61215-1）共同构成完整的鉴定体系。1.2标准基本信息本次立项发展报告聚焦的标准为IEC61215-1-3:2021+AMD1:2022CSV，其基本信息如下：-标准编号：IEC61215-1-3:2021+AMD1:2022CSV-标准名称：地面光伏（PV）组件——设计鉴定和型式认证——第1-3部分：薄膜非晶硅基光伏（PV）组件试验的特殊要求-英文名称：Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part1-3:Specialrequirementsfortestingofthin-filmamorphoussiliconbasedphotovoltaic(PV)modules-标准状态：现行（2022年3月28日发布合并版）-发布机构：国际电工委员会（IEC）-分类号：太阳能工程-国别：国际组织-语言：英语+法语双语版二、标准技术体系与核心内容2.1IEC61215系列标准框架IEC61215系列标准是光伏组件设计鉴定和型式认证领域最具权威性的国际标准体系。该系列标准经过多次改版，形成了以通用要求为核心、特殊技术要求为补充的结构化标准框架：-IEC61215-1：通用要求，规定了所有类型光伏组件设计鉴定和型式认证的通用试验方法、抽样原则、合格判定准则等基础性内容；-IEC61215-1-1：晶硅光伏组件试验的特殊要求；-IEC61215-1-2：薄膜碲化镉（CdTe）基光伏组件试验的特殊要求；-IEC61215-1-3：薄膜非晶硅基光伏组件试验的特殊要求；-IEC61215-1-4：薄膜铜铟镓硒（CIGS）基光伏组件试验的特殊要求；-IEC61215-2：试验条件与试验程序的详细规定。2.2核心特殊技术要求IEC61215-1-3标准的核心在于针对非晶硅基薄膜组件的材料特性和失效模式，在IEC61215-1通用试验要求的基础上，对试验程序、试验条件及性能判据进行专项调整。其主要技术特色包括以下几个方面：（1）初始稳定化处理（LightSoaking）鉴于非晶硅材料的光致亚稳态特性，标准规定组件在正式试验前须经历受控的光照稳定化过程。该过程要求在标准测试条件（STC）或规定的辐照度水平下，对组件施加连续或间歇的光照，直至组件输出功率达到稳定状态。判定稳定的准则通常为：在连续两个光照周期内，组件最大输出功率的变化不超过2%。初始稳定化处理的目的是消除光致衰减对试验结果的影响，确保鉴定试验评估的是组件达到稳态后的真实性能水平。（2）光致衰减评估标准专门设置了光致衰减试验（Light-InducedDegradation,LID）程序，用于量化和评估非晶硅组件的初始光致衰减幅度。该试验通常在标准测试条件下进行累计光照，并在规定的光照时间节点（如50kWh/m²、100kWh/m²等）测量组件输出功率，绘制衰减曲线。光致衰减评估结果不仅用于判定组件是否满足最小功率衰减限值要求，还为组件长期发电性能预测提供基础数据。（3）功率标定与测量精度要求非晶硅组件的弱光响应特性导致其功率测量对光谱分布、辐照度稳定性及温度控制更为敏感。标准对功率标定提出更高的精度要求，强调在IEC60904系列标准框架下，采用合适的参考组件和光谱失配修正方法进行测量。同时，标准建议在组件稳定化处理后进行功率标定，以避免因亚稳态效应引起的测量不确定度。（4）温度系数测定非晶硅组件的温度系数（特别是功率温度系数γ）通常优于晶硅组件，但不同工艺条件下的温度系数存在一定离散性。标准规定了温度系数的测定方法和条件，要求在-10℃至+65℃（或制造商声明的温度范围内）内进行多点测量，并通过线性回归获得准确的温度系数值。准确的温度系数数据对于光伏系统发电量模拟和组件热性能评估至关重要。（5）湿热试验与电压偏置针对薄膜组件常见的湿热应力失效模式及潜在的钠离子迁移（如使用钠钙玻璃基板时）问题，标准对湿热试验（DampHeat,DH）的程序进行了细化，必要时要求在湿热试验过程中施加规定的正向或反向偏置电压，以加速评估组件的电势诱导衰减（PID）敏感性。（6）机械载荷与动态机械载荷试验薄膜组件的轻量化、大尺寸化趋势对机械载荷测试提出了更高要求。标准参考IEC61215-2中的相关测试程序，结合薄膜组件衬底材料的力学特性，规定了正压、负压及动态载荷的施加方法和验收准则。合理设定载荷水平和循环次数，既保证了对组件结构完整性的充分考核，又避免了过度保守试验对薄膜电池层造成非必要的破坏。2.3标准结构解析IEC61215-1-3:2021+AMD1:2022CSV在结构编排上严格遵循IEC导则和TC82的标准编制规范。标准主体部分包括：-范围（Scope）：明确标准适用于地面用薄膜非晶硅基光伏组件的设计鉴定和型式认证；-规范性引用文件：列出IEC61215-1、IEC60904系列、IEC61730系列等基础性标准；-术语和定义：界定了非晶硅组件相关的专业术语；-试验要求：逐条规定与通用要求的不同或附加试验程序；-试验报告：规定鉴定试验报告的编制要求和内容框架。三、标准修订历程与主要技术改进3.12021版主要修订内容IEC61215-1-3:2021（第一版）是在IEC61646:2008（薄膜光伏组件鉴定标准）基础上进行结构性调整和内容更新后形成的。主要技术变化包括：（1）标准结构的全面重构：从IEC61646的"整体独立标准"转换为IEC61215系列框架下的"特殊要求"模块，实现与通用要求的有机互补，避免重复规定，提高标准的适用灵活性。（2）增加了光致衰减试验的量化要求：2021版在原有定性评估基础上，完善了光致衰减试验的辐照量要求、测量节点和判据标准，为制造商和测试机构提供了更为明确的操作指导。（3）强化了初始稳定化的过程控制：明确了稳定化处理的光照条件范围（辐照度800~1000W/m²，组件温度45~55℃），增加了对光谱分布和辐照均匀度的要求。（4）补充了电势诱导衰减测试要求：反映了行业对非晶硅组件在高温高湿及高电压条件下PID风险的关注。3.2AMD1:2022修订要点2022年发布的AMD1修订案主要是对2021版的技术性修正和补充，核心修改包括：（1）测试条件的细化与勘误：对部分试验参数的表述进行了精确化修改，如特定试验的温度容差、湿度条件及持续时间等。（2）稳定化判定准则的一致性调整：与IEC61215-1:2021通用部分的相关规定保持一致性，消除不同文件间的潜在冲突。（3）编辑性修正：包括文本措辞优化、引文更新等编辑层面的调整。合并版CSV（ConsolidatedVersion）的发布，将基础版与修订案集成为单一文件，极大地方便了标准用户的使用和参考。合并版CSV以电子版为载体，在IECWebstore上以加密PDF格式提供，用户需安装FileOpen插件并通过联网验证方可访问，同时系统限制累计3台电脑共5次打印权限。四、标准实施意义与行业影响4.1全球技术协调价值IEC61215-1-3作为国际公认的光伏组件鉴定标准，其核心价值在于建立统一的检验检测技术基准，为各国光伏产品认证、市场准入和国际贸易提供了共同语言。该标准的有效实施，有助于降低非关税贸易壁垒，促进薄膜光伏组件在全球范围内的自由流通和公平竞争。4.2产业技术升级引导标准对光致衰减、温度系数、低辐照度性能等方面的严格要求，实质上引导制造商持续优化非晶硅薄膜沉积工艺、界面钝化技术和封装材料体系，推动产业朝着高效化、高可靠性和长寿命方向发展。同时，标准中体现的"设计鉴定"理念，强调从设计源头把控产品质量，促进企业建立完善的设计验证和失效分析机制。4.3应用领域拓展支撑近年来，非晶硅薄膜组件在BIPV（建筑一体化光伏）、半透明光伏窗、柔性光伏卷材等新兴应用场景中展现出广阔前景。IEC61215-1-3的持续完善为这些创新应用提供了可靠的性能评价工具，增强了终端用户和市场对薄膜光伏产品的信心，支撑了多元化应用场景的技术落地。4.4与其他标准体系的协同IEC61215-1-3与IEC61730（光伏组件安全鉴定）、IEC60904（光伏器件测量）、IEC61853（光伏组件性能测试与能效评级）等标准共同构成完整的光伏组件标准生态系统。其中，IEC61853系列对组件在不同辐照度和温度条件下的功率输出特性测试提出了要求，其测试数据可综合用于组件发电性能的精细化评估；而IECTS62941则从质量管理体系层面为光伏组件设计鉴定和型式认证提供了流程性指导。各标准之间的紧密衔接和相互引用，确保了光伏组件从设计、制造、测试到认证的全链条质量保障。五、主要参与单位介绍5.1国际电工委员会光伏组件标准化技术委员会（IECTC82）IECTC82（太阳能光伏能源系统技术委员会）成立于1981年，是IEC体系中负责光伏领域国际标准制修订的核心技术委员会。TC82的秘书处目前由日本工业标准调查会（JISC）承担，主席和秘书分别由国际知名光伏专家担任。委员会下设多个工作组（WG），其中WG2负责光伏组件测试方法相关标准（包括IEC61215系列）的维护和开发。TC82的成员由各成员国国家委员会委派的专家代表组成，涵盖光伏制造商、检测认证机构、科研院所、高校及终端用户等利益相关方。来自中国、美国、德国、日本等光伏产业大国的专家在TC82中发挥着举足轻重的作用，深度参与了IEC61215-1-3从草案讨论、技术评审到投票发布的全部过程。5.2标准编制核心贡献单位IEC61215-1-3标准的编制凝聚了全球光伏领域的顶尖智慧。以下简要介绍在标准制修订过程中发挥重要作用的一类代表机构——德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（FraunhoferISE）。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所成立于1981年，总部位于德国弗赖堡，是欧洲最大的太阳能应用研究机构。作为IECTC82的重要技术支撑单位，FraunhoferISE的专家团队长期参与IEC61215系列及IEC60904系列标准的起草和修订工作。在IEC61215-1-3的编制过程中，FraunhoferISE贡献了其在薄膜光伏器件稳定性表征、光谱响应测量及加速老化试验方法等方面的丰富研究积累。其下属的光伏组件测试实验室获得了ISO17025认可，具备依据IEC61215系列开展组件鉴定测试的完整资质，同时持续开展非晶硅组件长期户外发电性能的跟踪研究，为标准的实际应用效果评估提供了珍贵的实证数据。此外，中国的中国电子技术标准化研究院（CESI）、中国质量认证中心（CQC），美国的国家可再生能源实验室（NREL）、ULSolutions，德国的TÜV莱茵等机构也在标准制修订过程中发挥了重要的技术支撑作用。六、标准试验方法框架与关键验证方向6.1标准试验方法体系概述IEC61215-1-3所涉及的特殊试验方法与IEC61215-2规定的通用试验程序共同构成完整的鉴定试验矩阵。针对非晶硅组件，关键试验项目包括：-初始稳定化与光致衰减测试：对组件进行受控光照直至达到稳定状态，随后评估最大功率衰减率并判断是否满足限值要求；-湿漏电流测试：评估组件在潮湿环境下的电气绝缘性能；-湿热试验（DH）：在85℃/85%RH条件下施加1000小时应力，检验组件耐湿热老化能力；-湿热+偏压试验（DH+偏压）：在湿热应力基础上叠加偏置电压，用于评估电势诱导衰减敏感性；-温度循环试验（TC）：在-40℃至+85℃温度范围内循环200次，考核组件的热机械可靠性；-机械载荷试验：验证组件在风压、雪压及动态载荷下的结构完整性；-湿冻试验（HF）：在湿热和低温冻结交替条件下试验，检验封装和密封结构的长期稳定性。6.2关键试验细节的技术考量（1）稳定化光照的光谱与均匀性要求非晶硅电池的光谱响应主要集中于短波区域（350~700nm），因此稳