IEC 61215-1-22021AMD12022 修改件1.地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1-2部分薄膜碲化镉（CdTe）基光伏（PV）组件试验的特殊要求标准立项发展报告

修改件1.地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1-2部分：薄膜碲化镉（CdTe）基光伏（PV）组件试验的特殊要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-TerrestrialPhotovoltaic(PV)Modules-DesignQualificationandTypeApproval-Part1-2:SpecialRequirementsforTestingofThin-FilmCadmiumTelluride(CdTe)BasedPhotovoltaic(PV)Modules摘要随着全球能源转型战略的深入推进，光伏产业已成为可再生能源领域的核心支柱。薄膜碲化镉（CdTe）光伏组件凭借其独特的材料特性和不断攀升的转换效率，在公共事业规模电站和建筑光伏一体化（BIPV）市场中占据日益重要的地位。为确保该类组件在复杂环境条件下的长期可靠性和安全性能，国际电工委员会（IEC）持续完善相关标准化体系。本报告围绕IEC61215-1-2:2021/AMD1:2022《修改件1.地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1-2部分：薄膜碲化镉（CdTe）基光伏（PV）组件试验的特殊要求》的立项背景、技术内容、修订要点及行业影响展开系统阐述。报告指出，该修改件针对CdTe组件的材料特性，优化了光照衰减测试、湿热老化试验及动态机械载荷等关键验证程序，进一步提高了型式认证的精准性和可操作性。该标准的发布实施，将为全球CdTe光伏组件的质量评估提供统一的技术依据，对促进薄膜光伏技术的规模化应用和国际贸易互认具有重要意义。关键词：IEC61215；薄膜光伏组件；碲化镉；设计鉴定；型式认证；标准化；可靠性测试Keywords:IEC61215;Thin-filmPVmodules;CadmiumTelluride(CdTe);Designqualification;Typeapproval;Standardization;Reliabilitytesting1引言1.1研究背景在全球应对气候变化、推动绿色低碳发展的宏观背景下，光伏发电技术经历了前所未有的快速发展。根据国际可再生能源署（IRENA）的统计数据，截至2023年底，全球光伏累计装机容量已突破1400GW，其中薄膜光伏组件因其温度系数低、弱光响应好、能耗回收期短等优势，在高辐照高温地区和大规模地面电站中展现出强劲的竞争力。在薄膜光伏技术路线中，碲化镉（CdTe）是商业化程度最高、市场份额最大的薄膜材料体系，其实验室效率已超过22%，组件量产效率稳定在17%以上。然而，CdTe光伏组件的材料特性和失效机理与传统的晶硅组件存在显著差异。例如，CdTe吸收层对水汽侵入更为敏感，背接触界面的稳定性受湿热环境影响较大，同时其在长期光照下的衰减行为也呈现不同于晶硅的特征曲线。这些差异决定了不能简单套用晶硅组件的测试方法和判定标准，而必须针对CdTe组件的特殊性制定专门的技术规范。正是基于这一行业需求，IEC61215-1-2标准应运而生。1.2标准化体系概述IEC61215系列标准是国际光伏领域最具权威性的组件设计鉴定和型式认证标准，其框架结构经过多次改版已日趋完善。现行的IEC61215:2021系列由以下部分构成：-IEC61215-1:2021：地面光伏组件设计鉴定和定型—第1部分：试验要求（通用要求）-IEC61215-1-1:2021：第1-1部分：晶硅光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-1-2:2021：第1-2部分：薄膜碲化镉（CdTe）基光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-1-3:2021：第1-3部分：薄膜非晶硅（a-Si）基光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-1-4:2021：第1-4部分：薄膜铜铟镓硒（CIGS）基光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-2:2021：第2部分：试验程序这一"通用要求+材料特异性要求+通用试验程序"的三层架构，体现了国际标准化实践中"共性统一、个性区分"的先进理念。其中，IEC61215-1-2作为专门针对CdTe组件的技术规范，在整个体系中扮演着承上启下的关键角色。2标准立项背景与必要性分析2.1产业发展的标准化需求CdTe光伏组件的产业化进程可追溯至20世纪90年代末期，美国FirstSolar公司率先实现了CdTe组件的规模化生产。经过二十余年的技术迭代，CdTe组件在转换效率、制造工艺和成本控制方面取得了长足进步。当前，全球CdTe组件年产能已超过15GW，形成了以FirstSolar为龙头、多家新兴企业跟进的产业格局。随着CdTe组件市场份额的持续扩大，各国认证机构、项目开发商和投资方对其质量评价体系提出了更高的要求。实践表明，早期的IEC61646标准（薄膜光伏组件鉴定标准）在测试程序的针对性和判定准则的适用性方面存在一定不足，难以充分捕捉CdTe组件特有的退化模式。因此，国际电工委员会光伏能源系统技术委员会（IEC/TC82）决定将薄膜组件标准纳入IEC61215系列框架，并针对不同薄膜技术路线分别编制专用标准。2.2标准修订的技术驱动因素IEC61215-1-2:2021发布后，国际光伏产业界和检测认证机构在应用过程中积累了丰富的实践经验，同时也发现了若干需要改进的技术细节。2022年3月28日发布的AMD1修改件，正是基于以下技术驱动力而制定的：第一，在CdTe组件的初始光照衰减（LID）测试方面，原标准规定的预处理条件和恢复时间与产业实际数据存在偏差。大量测试数据表明，CdTe组件在光照初期的衰减行为受到温度、光照强度和偏压状态的联合影响，修改件对此进行了更精确的规范。第二，在湿热试验（DH）后的性能评估方面，CdTe组件在高温高湿环境下的退化往往表现为填充因子（FF）和开路电压（Voc）的变化，而非晶硅组件常见的短路电流（Isc）下降。修改件调整了相关测试参数和判定准则，以更准确反映CdTe组件的实际退化机理。第三，在动态机械载荷（DML）测试方面，大型CdTe组件的边框设计和安装方式与晶硅组件差异明显，原标准的载荷施加方式和循环次数需要针对薄膜组件的特点进行优化。2.3国际标准协调的需求在全球化贸易背景下，光伏组件的跨国贸易对国际标准的协调性提出了更高要求。IEC61215-1-2的修订工作充分考虑了与IEC61730（光伏组件安全鉴定）、IECTS62941（光伏组件制造质量体系）以及IEC61853（光伏组件性能测试和额定功率）等关联标准的协调一致。AMD1修改件的发布，确保了这一标准体系内部的一致性和互补性，为各国认证机构采用统一的测试方法和判定准则奠定了基础。3标准技术内容解析3.1标准框架与适用范围IEC61215-1-2:2021/AMD1:2022作为对IEC61215-1-2:2021的修改件，其核心功能是对IEC61215-1:2021和IEC61215-2:2021中规定的通用试验程序进行补充和调整，使其适用于以碲化镉（CdTe）为光吸收层材料的薄膜光伏组件。该标准的适用组件类型包括：-采用CdTe薄膜作为吸收层的单结光伏组件；-采用玻璃-玻璃或玻璃-背板封装结构的刚性CdTe组件；-用于地面安装、屋顶安装或建筑一体化的CdTe组件。标准不适用于柔性衬底CdTe组件和聚光光伏组件，这两类产品分别由IEC61215-1-4和其他专用标准覆盖。3.2核心修改内容AMD1修改件对原标准的主要修改技术内容如下：3.2.1光照预处理程序的优化修改件对CdTe组件光照预处理（LightSoaking）的条件进行了细化调整。明确了预处理光照的辐照度应在800W/m²至1000W/m²范围内，组件温度应控制在45℃至55℃的区间。同时，新增了对预处理过程中组件电学状态的规定——组件应保持在最大功率点附近运行或以开路状态运行，具体方式应在测试报告中明确记录。此外，修改件补充了光照预处理的终止条件判定方法。当连续两次测量的最大输出功率变化幅度小于0.5%时，可判定预处理完成，有效解决了不同实验室间因预处理条件差异导致的测试结果可比性不足问题。3.2.2湿热试验后性能判定的细化针对CdTe组件在湿热试验中的退化特征，修改件对试验后的性能判定准则进行了修订。除原有的最大输出功率衰减不超过5%的判定限值外，新增了子项判定要求：湿热试验后，组件的开路电压衰减不得超过初始值的3%，填充因子的绝对值下降不得超过初始值的5个百分点。这一修改的技术依据在于，CdTe组件的湿热退化主要由背接触界面的氧化和CdS/CdTe界面缺陷增加引起，这些微观机制的直接宏观表现即为Voc和FF的变化。通过在判定准则中引入对Voc和FF的独立监控，可以有效提升湿热试验对于CdTe组件质量筛选的灵敏度。3.2.3动态机械载荷试验参数调整修改件对CdTe组件动态机械载荷试验的前后载荷循环施加方式进行了微调。鉴于大型CdTe组件（尤其是采用薄膜玻璃衬底的组件）的自重较大、固有频率较低，原标准中规定的试验参数可能导致组件在测试中出现非代表性的应力集中。修改件将动态载荷循环中的负荷施加梯度进行优化，将载荷上升速率控制在更平缓的范围内，同时增加了载荷均匀性的验收要求。3.2.4试验序列的调整修改件对CdTe组件的试验序列进行了重新编排，优化了各单项试验之间的逻辑顺序和样品分配策略。例如，将光照预处理放置在湿热试验和热循环试验之前执行，以消除初始光致衰减对后续试验结果的影响；将湿漏电流测试安排在湿热试验之后立即执行，以在组件尚未干燥的时段内更有效地检测水汽侵入导致的绝缘性能退化。3.2.5测试报告要求的完善修改件新增了测试报告内容的补充要求，明确了需要报告的附加信息和数据记录项，包括：光照预处理期间组件功率随时间的演变曲线、湿热试验过程中绝缘电阻的监测数据，以及动态机械载荷试验中组件形变的测量结果。这些补充信息的记录，有助于检测机构和使用方更全面地了解组件在实际测试中的行为特征。3.3与相关标准的协调性AMD1修改件在技术内容上保持了与以下标准的高度协调：-IEC61215-1:2021：修改件保留了"通用要求"部分对试验条件、测量仪器和不确定度评估的基本规定，仅在CdTe特异性的测试程序和判定准则方面进行了调整。-IEC61215-2:2021：修改件引用该标准的试验程序框架，对其中的具体参数进行了材料特异性修正。-IEC61730-1/-2：修改件的安全相关测试要求与IEC61730系列保持一致，确保CdTe组件在通过IEC61215-1-2测试的同时，也能符合安全鉴定标准的要求。-IECTS62941：修改件中新增的报告要求与IECTS62941中关于光伏组件设计鉴定和型式认证的质量管理体系要求相互支撑。4标准主要参与单位介绍4.1国际电工委员会光伏能源系统技术委员会（IEC/TC82）IEC/TC82（InternationalElectrotechnicalCommittee/TechnicalCommittee82-SolarPhotovoltaicEnergySystems）是IEC下属负责光伏能源系统领域国际标准制定的专业技术委员会，成立于1985年，秘书处设在美国（由ANSI承担）。该技术委员会的工作范围涵盖地面光伏组件、系统平衡部件（BOS）、系统设计与安装、光伏组件可靠性评估等多个技术领域。截至2024年，IEC/TC82共发布国际标准和规范文件270余项，归口管理工作组和工作项目超过150项。委员会下设多个工作组（WorkingGroup）和项目组（ProjectTeam），其中负责IEC61215系列标准维护和修订的核心工作组为WG2（PVModules,Non-Concentrating）。WG2汇集了来自全球主要光伏制造商、检测认证机构、科研院所和终端用户的技术专家，是光伏组件国际标准制定的核心力量。IEC/TC82在IEC61215-1-2:2021/AMD1:2022的编制过程中发挥了主导作用。委员会通过组织多轮国际标准草案（CD）投票、标准最终草案（FDIS）评审和技术研讨会，广泛征集了来自各成员国的意见和反馈。来自中国、美国、德国、日本、韩国等主要光伏产业国家的国家委员会均深度参与了该标准的技术讨论和内容审议。4.2标准采用与转化该标准已被多个国家和地区采纳或转化为本国标准。中国依托全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会（SAC/TC90）积极跟踪并参与IEC61215系列标准的制修订工作，对应的国家标准为GB/T39852系列标准。该标准的实施对提升中国薄膜光伏组件检测能力和产品质量水平发挥了重要的促进作用。5标准实施的意义与影响分析5.1对光伏组件制造业的引导作用IEC61215-1-2:2021/AMD1:2022的发布实施，对全球CdTe光伏组件制造企业提出了更加科学和严格的技术要求。一方面，修改件中对光照预处理、湿热判定准则等核心测试细节的完善，促使制造企业更加关注组件在真实服役环境中的长期可靠性表现，而非仅仅追求初始功率和效率指标的达成。另一方面，测试报告内容的扩充要求，推动了企业质量管理体系向更精细化的方向发展，提升了产品研发和验证环节的数据完备性。5.2对检测认证行业的规范作用对于第三方检测认证机构而言，该修改件提供了更加明确、更具可操作性的测试和判定指南。光照预处理终止条件的定量化、湿热试验后子项判定准则的引入，均有助于减少不同实验室之间的测试结果偏差，提高型式认证的一致性和可信度。同时，新增的报告要求也为认可机构对实验室能力的评审提供了更充分的依据。5.3对终端用户和投资者信心可靠的标准体系是建立市场信任的基础。IEC61215-1-2的持续完善，使项目开发商、金融机构和保险机构对CdTe光伏组件的质量评估更有据可依，有助于降低融资和保险环节中的技术不确定性，加速CdTe光伏项目的融资落地和市场推广。特别是在光照充足、高温高湿的"一带一路"沿线国家和热带地区，基于该标准的认证结果可为项目决策提供更加可靠的技术基准。6未来发展趋势与展望6.1标准体系的持续完善光伏技术的进步日新月异，CdTe组件技术也在不断演化。近年来，新型背接触结构、叠层电池技术以及钙钛矿/CdTe叠层组件的研发取得了积极进展，这些新技术对现有的测试方法提出了新的挑战。IEC/TC82将继续跟踪技术发展前沿，适时启动IEC61215-1-2的进一步修订工作，以保持标准的技术先进性和适用性。6.2数字化与智能化检测技术的融合随着人工智能、大数据和物联网技术在光伏检测领域的逐步应用，未来的组件标准化测试有望实现更高程度的自动化和智能化。实时监测、远程诊断和智能判定等技术的引入，将提升测试效率和数据利用深度。IEC61215系列标准体系的演进也势必与这一技术发展趋势相适配。6.3全球标准的协调与互认7结论IEC61215-1-2:2021/AMD1:2022《修改件1.地面光伏（PV）组件.设计鉴定和型式认证.第1-2部分：薄膜碲化镉（CdTe）基光伏（PV）组件试验的特殊要求》是光伏组件国际标准化体系中的重要成果。该修改件针对CdTe组件的材料特性和失效模式，对光照预处理、湿热试验判定准则、动态机械载荷参数和试验报告要求等关键技术内容进行了科学优化，有效提升了标准的技术精准性和操作适用性。参考文献[1]IEC61215-1:2021,Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part1:Testrequire