IEC 61215-1-22021+AMD12022 CSV 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

地面光伏（PV）组件薄膜碲化镉（CdTe）基光伏组件试验特殊要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SpecialRequirementsforTestingofThin-FilmCadmiumTelluride(CdTe)BasedPhotovoltaic(PV)Modules摘要关键词：光伏组件；碲化镉薄膜；设计鉴定；型式认证；IEC标准；可靠性试验；标准化Keywords:Photovoltaicmodules;CadmiumTelluridethin-film;Designqualification;Typeapproval;IECstandards;Reliabilitytesting;Standardization1引言1.1研究背景在全球应对气候变化与实现碳中和目标的宏观背景下，可再生能源的开发利用已成为世界各国能源战略的核心方向。光伏发电作为技术成熟度最高、产业化规模最大的可再生能源形式之一，在过去二十年间经历了爆发式增长。根据国际能源署（IEA）的统计数据，截至2022年底，全球累计光伏装机容量已突破1000GW大关，预计到2030年这一数字还将增长数倍。在光伏组件技术多元化发展格局中，晶硅组件长期占据主导地位，但以碲化镉（CdTe）为代表的薄膜光伏技术凭借独特优势持续扩大市场份额。CdTe薄膜组件具有直接带隙结构（禁带宽度约1.45eV），与太阳光谱匹配度高，理论转换效率可达30%以上；其温度系数仅为晶硅组件的一半左右（约-0.2%/℃），在高温环境下发电量损失显著低于晶硅组件；弱光条件下发电性能优异，在实际运行中具有更高的发电量产出。此外，CdTe组件的能量回收期仅需6-8个月，远低于晶硅组件的1-2年，在全生命周期碳排放方面具备显著的环境友好性。然而，薄膜光伏组件与晶硅组件在材料体系、制备工艺、失效机理等方面存在本质差异，其长期可靠性的评估方法不能简单套用晶硅组件的试验标准。CdTe组件在湿热环境下的稳定性、电势诱导衰减（PID）行为、玻璃基板的力学特性和封装材料的渗透性等均具有特殊性，亟需建立专门的试验评价体系。1.2标准立项的必要性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。其中，IEC61215-1规定了所有类型光伏组件的通用试验要求，而IEC61215-1-1至1-4系列标准则分别针对晶硅、CdTe薄膜、非晶硅/微晶硅薄膜及Cu(In,Ga)Se₂薄膜组件制定了特殊试验要求。这种"通用+专用"的标准架构设计，既保证了不同技术路线组件评价体系的统一性，又充分兼顾了各技术的特殊属性。型号为IEC61215-1-2:2021+AMD1:2022CSV的标准文件，是IEC61215-1-2:2016版本的技术修订版（包含2022年修订案AMD1）。该修订版本充分吸纳了近年来CdTe组件技术快速进步的最新成果，反映了产业界在可靠性评价方法论上的新共识，对提升标准的技术先进性和适用性具有重要意义。2标准基本信息2.1标准概况-标准编号：IEC61215-1-2:2021+AMD1:2022CSV-标准名称：地面光伏（PV）组件设计鉴定和型式认证第1-2部分：薄膜碲化镉（CdTe）基光伏（PV）组件试验的特殊要求-英文名称：Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part1-2:Specialrequirementsfortestingofthin-filmCadmiumTelluride(CdTe)basedphotovoltaic(PV)modules-标准状态：现行-发布机构：国际电工委员会（IEC）-分类号：太阳能工程-发布日期：2022年3月28日-发布年份：2022-国别：国际组织-语言：英语+法语-版本说明：电子版加密PDF格式，包含2021年主版及2022年修订案AMD1的合并版本（CSV）2.2标准体系定位IEC61215系列标准各部分的架构关系如下：-IEC61215-1:2021：地面光伏组件设计鉴定和型式认证第1部分：试验要求（通用要求）-IEC61215-1-1:2021：第1-1部分：晶体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/微晶硅基光伏组件试验的特殊要求-IEC61215-1-4:2021：第1-4部分：薄膜Cu(In,Ga)Se₂基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：试验程序该系列标准共同构成了覆盖各类光伏组件技术的系统性评价体系。本标准作为CdTe组件的专用补充标准，与通用标准IEC61215-1和试验程序标准IEC61215-2配套使用，共同构成完整的测试评价规范。3标准技术内容分析3.1适用范围与核心定位本标准适用于地面用薄膜碲化镉（CdTe）基光伏组件的设计鉴定和型式认证，其适用组件类型包括以CdTe作为光吸收层的单结薄膜光伏组件。标准明确规定了CdTe组件在满足IEC61215-1通用要求基础上的特殊试验条件、试验序列及性能判据。需要指出的是，本标准的适用范围不包括聚光光伏组件（CPV）和建筑一体化光伏组件（BIPV）——前者由IEC62108标准体系覆盖，后者则需要额满足IEC61730和IEC63092等标准的附加安全要求。3.2关键技术修订内容相较于2016年发布的上一版本，本次修订版（2021版+AMD1:2022）主要进行了以下关键技术更新：（1）试验序列优化修订后的标准对试验序列进行了系统优化，充分考虑了CdTe组件在实际应用中暴露的主要退化模式和失效机理。其中，重点加强了湿热（DH）试验、湿冻（HF）试验和热循环（TC）试验的组合评估，以更准确地模拟组件在温湿度交变环境下的长期可靠性表现。（2）PID试验要求更新电势诱导衰减（PID）是影响CdTe组件长期运行性能的关键因素之一。新版标准在附录中更新了针对CdTe组件的PID试验方法细节，包括试验电压极性、施加时间、环境条件（温度、湿度）及性能判据。与晶硅组件不同，CdTe组件在不同极性偏压下的PID行为存在显著差异，标准对此给予了专门考虑。（3）光致衰减（LID）与热辅助光致衰减（LeTID）评估CdTe薄膜组件在初始光照阶段存在一定程度的光致亚稳效应，标准对此规定了光照预处理（LightSoaking）的特定要求，确保在正式性能测试前组件达到稳定状态。这一要求对于准确评估组件的初始性能和长期稳定性至关重要。（4）机械载荷试验差异化要求考虑到CdTe组件通常采用玻璃/玻璃（Glass-Glass）结构或玻璃/背板结构，其力学行为与晶硅组件存在差异。标准对机械载荷试验的载荷施加方式、支撑条件和变形判据进行了针对性调整，以更真实地反映CdTe组件在实际安装条件下的结构响应。（5）绝缘试验与湿漏电流试验细化标准细化了湿漏电流试验在CdTe组件上的实施细节，包括电极布置方式、测试溶液电导率控制和漏电流限值判据。由于CdTe组件的背板材料和边缘密封方式可能具有不同的水汽渗透特性，标准对预处理条件进行了相应优化。3.3环境适应性试验要求CdTe组件在各类气候条件下的可靠性是设计鉴定的核心内容。本标准在IEC61215-1通用试验要求基础上，对以下环境试验提出了细化要求：-紫外线预处理试验（UVPreconditioning）：根据CdTe组件的封装材料和CdTe层的紫外稳定性特征，规定了适当的紫外辐照剂量和温度条件；-湿热试验（DampHeat,85℃/85%RH）：标准规定的最小试验持续时间为1000小时，但对于采用特定封装结构（如POE封装、高阻水背板）的组件，可依据补充协议适度调整；-热循环试验（ThermalCycling,-40℃至+85℃）：循环次数要求与组件设计寿命目标关联，标准规定的最低循环次数为200次；-湿冻试验（HumidityFreeze）：结合湿热和低温冲击的双重应力条件，标准规定湿冻循环的次数和温度变化速率要求；-电势诱导衰减试验（PID）：试验条件和判定限值参照IEC62804-1的框架，同时针对CdTe组件特性进行了参数调整。4标准实施与应用价值4.1产业应用现状截至2022年底，全球CdTe薄膜光伏组件的年产能已超过10GW，主要生产商包括美国FirstSolar公司和中国的龙焱能源、明阳薄膜等企业。CdTe组件在美国、欧洲、中东等地区的公用事业级光伏电站中获得了广泛应用，部分项目规模超过500MW。在"双碳"战略驱动下，中国光伏产业正在积极推进技术多元化布局。碲化镉薄膜组件因其在建筑光伏一体化（BIPV）、沙漠光伏等场景中的独特适配性，被列入《中国光伏产业发展路线图》的重点培育方向。本标准作为国际通用的型式认证依据，对于中国CdTe组件制造商获取国际市场准入资格、参与全球竞争具有直接的支撑作用。4.2标准的多维度价值（1）技术价值本标准为CdTe组件的可靠性评估提供了科学、规范的技术框架，有效解决了因试验条件不统一而导致的评价结果可比性差的问题。通过标准化的试验序列和性能判据，制造商可以在产品研发阶段就有针对性地优化材料选型和工艺设计，缩短产品开发周期，降低试错成本。（2）市场价值IEC61215系列标准已被全球绝大多数国家和地区采纳为光伏组件市场准入的强制性或推荐性技术依据。取得IEC61215-1-2认证证书是CdTe组件进入国际市场的"通行证"。标准的修订有助于消除技术贸易壁垒，促进全球范围内CdTe组件产品的贸易自由化和市场互认。（3）用户价值对于电站开发商、投资方和运营商而言，依据本标准进行的型式认证提供了组件长期可靠性和发电性能的第三方独立验证，有效降低了项目投资的技术风险。标准中明确的最低性能要求和安全判据为采购方提供了清晰的技术底线，有助于确保项目在全生命周期内的投资收益。（4）社会价值5主要起草与参与单位介绍5.1国际电工委员会（IEC）与TC82技术委员会国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，是制定和发布国际电工电子标准的权威组织，总部位于瑞士日内瓦。IEC下设多个技术委员会（TC）和分技术委员会（SC），其中IEC/TC82（太阳能光伏能源系统技术委员会）是负责光伏领域国际标准制定的核心技术机构。TC82成立于1984年，其工作范围涵盖地面光伏组件、光伏系统、平衡系统部件（BOS）以及光伏组件用原材料等领域的标准化工作。TC82下设多个工作组（WG），其中WG2（光伏组件）直接负责IEC61215系列标准的制修订工作。WG2汇聚了来自全球主要光伏制造企业、检测认证机构（如TÜVRheinland、UL、CSA、CGC等）、科研院所和高校的顶尖技术专家，形成了产学研用紧密结合的标准化工作模式。在本标准的制修订过程中，来自美国FirstSolar公司的技术专家在产品性能数据库建立和试验方法验证方面发挥了核心作用；德国TÜVRheinland和VDE等认证机构的专家在试验程序的可操作性和复现性方面做出了重要贡献；中国电子技术标准化研究院（CESI）和中国质量认证中心（CQC）的专家代表中国利益共同体积极参与了标准讨论，在PID试验方法改进和湿热试验条件优化方面提出了有益建议。5.2标准制修订国际合作机制IEC标准的制修订遵循公开、透明、协商一致的原则。任何国家委员会、国际组织或TC82内部的工作组均可提出标准修订建议（NWIP），经各成员国投票表决通过后正式立项。标准草案需经过委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等多个阶段的审查和投票，确保标准的技术内容充分反映全球各利益相关方的共识。本标准的修订过程充分吸纳了全球CdTe产业的技术进展和运维反馈。在AMD1:2022修订案中，主要技术增补包括对湿热试验后组件湿漏电性能判定限值的微调、对紫外预处理试验老化因子的更新以及新增资料性附录中关于CdTe组件现场失效模式案例的技术分析等内容。6标准发展与产业趋势展望6.1技术发展对标准演进的影响随着CdTe薄膜电池效率的持续提升（实验室效率已突破22%，量产效率达到18-19%），以及新型背接触结构、叠层电池技术等前沿方向的探索，CdTe组件的技术形态正在发生深刻变革。未来，IEC61215-1-2标准需要关注以下技术趋势：-高效率CdTe电池的长期可靠性行为是否与现有受鉴定的产品保持一致，是否需要增加针对新型电池结构的附加试验项目；-双面发电CdTe组件的试验评价方法，包括双面辐照条件下的性能测试程序、bifaciality系数确定方法等；-大尺寸CdTe组件的机械可靠性评价，随着组件面积从1.2m²向2.0m²以上扩展，机械载荷试验的载荷分布和支撑方式需相应调整；-智能化运维与数字孪生技术对组件状态评估方法的影响，IEC标准需与新兴的数字技术保持衔接。6.2国际标准协调与互认在全球光伏贸易日益活跃的背景下，IEC61215系列标准与各国国家标准（如中国的GB/T9535、美国的UL1703/UL61730等）之间的协调与互认持续推进。中国正在积极推动将IEC61215-1-2等同采用为国家标准（IDT），这将进一步提升国内CdTe组件制造商的产品认证效率和市场竞争力。同时，国际电工委员会可再生能源设备认证体系（IECRE）的建立为光伏组件国际互认提供了制度性框架。IEC61215-1-2作为IECRE体系下的核心认证依据标准之一，将在促进全球光伏产品质量保障体系一体化方面发挥更加关键的作用。展望未来，在"双碳"目标和全球能源转型的宏大背景下，CdTe薄膜光伏技术将迎来更广阔的发展空间。持续完善IEC61215-1-2标准体系，应重点关注以下方向：-建立基于实际户外运行数据的组件可靠性评价方法，实现从"实验室加速老化"